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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Profesional Azcapotzalco
¨PROPUESTA DE DISEÑO Y MANTENIMIENTO DE UNA CÁMARA FRIGORÍFICA´´
TESIS
Para obtener el título de:
INGENIERO MECÁNICO
Presenta:
GARY HERNÁNDEZ NAVARRETE
MARÍA GUADALUPE PÉREZ VÁZQUEZ
VERÓNICA ARACELI ROJAS CARMONA
México, D.F. 2010
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3
ÍNDICE. PÁG.
OBJETIVO. 1 INTRODUCCIÓN. 2
CAPÍTULO 1. MARCO TEORICO.
1.1 Antecedentes de la refrigeración. 4 1.2 Conceptos básicos de refrigeración. 9
1.3 Los tres principios básicos de la transferencia de calor. 15
1.4 Unidades de medición que se utilizan en refrigeración. 19
1.5 Ciclo de Carnot. 21 1.6 Gráfico de Mollier. 23 1.7 Refrigeración mecánica. 26
CAPÍTULO 2. CONCEPTOS BÁSICOS DE MANTENIMIENTO
2.1 Antecedentes del mantenimiento 29
2.2 Mantenimiento industrial. 30
2.3 Definición de mantenimiento 32
2.4 Taxonomía del mantenimiento 33
2.5 Papel del mantenimiento en la fábrica 34
2.6 Establecimiento de zonas de mantenimiento. 38
2.7 Tipos de mantenimiento 38
2.8 Clasificación de las fallas. 43
CAPÍTULO 3. DESCRIPCION DE EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN COMPRESORES Y REFRIGERANTES.
3.1 Antecedentes 44 3.2. Condensador. 45 3.3 Evaporador. 47
4
3.4 Dispositivo de expansión. 51 3.5 Accesorios del sistema de refrigeración. 53
3.6 Antecedentes de los compresores. 57 3.7 Proceso del sistema de refrigeración. 59 3.8 Ciclo de refrigeración. 59
3.9 Elemento principal. 63 3.10 Compresor centrífugo. 63 3.11 Compresor helicoidal rotatorio ―tornillo‖. 65 3.12 Compresor scroll. 68 3.13 Compresor reciprocante tipo abierto. 73 3.14 Compresores reciprocantes tipo semi-hermético. 73 3.15 Compresores reciprocantes tipo hermético. 75
3.16 Antecedentes de los refrigerantes. 78 3.17 Propiedades de un refrigerante. 79 3.18 Refrigerantes de la familia de los hidrocarburos halogenados. 82 3.19 Propiedades de los gases. 85 3.20 Recuperación y reciclaje de refrigerantes. 86 3.21 Los gases y su cambio de estado. 89
CAPÌTULO 4. CÁLCULO Y DISEÑO DE UNA CÁMARA DE REFRIGERACIÓN.
4.1. Ubicación. 91
4.1.2. Descripción de las necesidades del cliente. 92 4.1.3. Descripción de los datos para la solución. 92
4.1.4. Descripción de los cálculos para la solución. 94
4.1.5. Datos para el cálculo de cámara de refrigeración. 97
5
4.1.6. Solución. 99
4.1.7. Selección de Equipo. 103
4.2 Diseño 112
CAPÌTULO 5. PROPUESTA DE MANTENIMIENTO PARA UNA CÁMARA DE REFRIGERACIÓN
5.1 Programa de mantenimiento preventivo para enfriadores centrífugos. 122 5.2 Programa de mantenimiento preventivo para enfriadores scroll. 131 5.3 Control del mantenimiento preventivo. 135 5.4 Formato de bitácora para el control de mantenimiento preventivo de los equipos de refrigeración y acondicionamiento de aire. 136 5.5 Mantenimiento a la Unidad Condensadora. 136 5.6 Mantenimiento a la Unidad Evaporadora. 137 5.7 Mantenimiento a Panel en Muros y Techos. 137
CONCLUSIÓNES 138
BIBLIOGRAFÍA 139
GLOSARIO 141
6
OBJETIVO.
Diseño, cálculo y mantenimiento de una cámara de refrigeración de una forma
precisa sin importar las diferentes circunstancias que se presenten, gracias a la
ayuda de un buen análisis y enfoque dirigido y programado hacia una optima
operación de un sistema frigorífico
7
INTRODUCCIÓN.
.
La naturaleza ha enseñado a través de la evolución, que existe un equilibrio de todas
las formas de vida con el medio ambiente, así las condiciones ambientales fueron
por mucho tiempo algo desconocido, sin embargo, sólo hasta que el hombre
aprendió a conocerse así mismo y su potencial creativo, fue capaz de levantar la
vista hacia la naturaleza para integrarse, de esta forma se mantuvo el delicado
equilibrio.
Por consiguiente, la prioridad máxima para las siguientes generaciones es la de
conocer, mantener y fortalecer este equilibrio con actividades consientes. Hoy se
tiene la necesidad de proteger todo el medio ambiente por ser el tema principal en
los próximos años, sólo así podremos reconocernos como parte integral de la
naturaleza y es ilógico pensar que seremos capaces de igualar, dominar o descartar
por completo a la naturaleza y a los elementos generadores de vida; fuego, aire,
agua y tierra, en su forma tan básica, precisa y contundente para mantener las
condiciones óptimas de vida
Tomando en cuenta los comentarios anteriores, la información contenida en esta
tesis es el resultado del constante contacto personal de los principales fabricantes de
equipos; de refrigeración y de el principal fabricante en el mundo de refrigerantes
sintéticos para estos equipos. De la recopilación de información actual contenida en
manuales. De la traducción y análisis. Con este antecedente se busca adentrar al
lector al campo fundamental de la investigación ya que esta es la norma del buen
profesionista.
El orden de los capítulos permite proporcionar el adecuado cálculo de una cámara de
refrigeración y su respectivo medio refrigerante, ya que el lector puede conocer,
identificar y complementar sus conocimientos con aspectos teórico – prácticos,
cumpliendo de esta forma uno de los objetivos que se buscan en esta tesis, sin
embargo en ninguno de estos capítulos se pretende extinguir o limitar el tema.
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PROPUESTA DE DISEÑO Y MANTENIMIENTO DE UNA CÁMARA
FRIGORÍFICA
9
CAPITULO 1. MARCO TEÓRICO
1.1. ANTECEDENTES DE LA REFRIGERACIÓN.
Antes de que se introdujeran los sistemas de refrigeración mecánica, las personas
conservaban alimentos como carnes y pescados mediante procesos de salado o
ahumado.
Pronto descubrieron que los alimentos sometidos a bajas temperaturas se
conservaban sin deteriorarse y en los primeros tiempos se empleaba el hielo con ese
propósito.
La gente enfriaba alimentos en arroyos fríos o cuevas profundas. Las primeras
bodegas fueron hoyos cavados en el suelo, forrados con madera o paja y cubiertos
con hielo o nieve que se encontrara en el lugar o que se trajera de montañas
cercanas. Ésta fue la única forma de refrigeración durante casi toda la historia
humana.
Los chinos ya tenían técnicas de cortado y almacenamiento de hielo en el año 1000
A.C., quinientos años después los egipcios obtenían el hielo de las noches heladas,
dejando a la intemperie ollas de barro llenas de agua, que después mantenían
mojadas.
En América, los emperadores Mexicas mandaban traer nieve de los volcanes
cercanos para prepararla con miel y jugos de fruta, algo parecido a los ―raspados‖ de
hoy.
En la Inglaterra del Siglo XVIII, los sirvientes de los ricos recogían hielo durante el
invierno; las láminas eran empacadas en sal, envueltas en tiras de franela y
almacenadas bajo tierra en casas de hielo subterráneas, para conservarlas
congeladas hasta el verano, cuando las bebidas frías eran un verdadero lujo.
Al principio del siglo XIX, los ingleses comenzaron a usar las cajas de hielo o
neveras. El hielo natural era recolectado, distribuido y usado tanto en el comercio
10
como en los hogares hasta mediados de ese siglo. Cajas de madera forradas con
hojalata o zinc y aisladas con variados materiales que incluían corcho, aserrín y
algas marinas, eran usadas para mantener los bloques de hielo y refrigerar la comida
entre ellos. Una charola de escurrimiento recogía el agua derretida y debía ser
vaciada diariamente.
El término ―refrigerador fue acuñado en 1800 por Thomas Moore, un ingeniero de
Maryland, Estados Unidos. Su artefacto era lo que se llamaría una hielera, que
consistía en una tina de cedro, aislada con una piel de conejo llena de hielo, que
rodeaba un contenedor metálico. Moore la diseñó para transportar mantequilla a la
cercana capital, Washington D.C.
Un refrigerador es cualquier tipo de recinto o recipiente, como una caja, un mueble o
un cuarto, cuya temperatura interior es mantenida sustancialmente menor que la del
ambiente que lo rodea. Entre los pioneros de la refrigeración está el Dr. William
Cullen, un escocés de la Universidad de Glasgow, cuyos estudios de 1748 trataban
sobre la evaporación de los líquidos en el vacío. Sin embargo, no usó sus
descubrimientos para ningún propósito práctico.
En 1800, el londinense Michael Farady licuó Amoníaco para provocar enfriamiento.
El moderno sistema de refrigeración opera con un concepto adaptado de los
experimentos de Farady. Involucra la compresión de un gas hasta convertirlo en un
líquido que absorba el calor. Al hacerlo, vuelve a convertirse en gas.
En 1805, el inventor estadounidense Oliver Evans diseñó la primera máquina
refrigerante. Diez años después, su compatriota el Dr. John Goorie, un médico de
Florida, construyó un refrigerador basado en el diseño de Evans para hacer hielo que
enfriara el aire para sus pacientes de fiebre amarilla.
El primer aparato diseñado por el inventor francés Ferdinand Carré, construido en
1858, utilizaba agua, pero poco después la cambió por Amoníaco, que resultaba
mucho más eficaz.
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El Ingeniero alemán Carl Von Linde patentó en 1876 el proceso de licuar el gas,
básico en la tecnología de la refrigeración. Modificando un modelo industrial que
había diseñado para la fábrica de cerveza Guinness en Irlanda, fabricó el primer
refrigerador doméstico mecánico.
Durante todo el Siglo XIX numerosas personas trataron de diseñar refrigeradores
mecánicos. Los esfuerzos de los científicos habían puesto en claro que sí se licuaba
un gas y luego se le dejaba evaporar, su temperatura descendería y también la que
le rodeara. Si se condensaba entonces el vapor mediante presión y se le dejaba
evaporar de nuevo, una y otra vez, el calor sería bombeado fuera del refrigerador, al
aire circundante.
La refrigeración es el proceso de remover el calor de un espacio cerrado o de una
sustancia para bajar su temperatura. Un refrigerador usa la evaporación de un
líquido para absorber calor. El líquido o refrigerante usado se evapora a una
temperatura extremadamente baja, creando temperaturas heladas en su interior.
Los inviernos inusualmente cálidos 1889 y 1890 crearon una severa escasez de
hielo natural en los Estados Unidos. Esto estimuló el uso de la refrigeración
mecánica para congelar y almacenar pescados, así como en las industrias
cerveceras, lácteas y de empacado de carnes. Las técnicas de refrigeración
comercial también fueron aplicadas a vagones de ferrocarril, enfriadores en tiendas
de abarrotes y de diversas maneras en las industrias manufactureras.
Los primeros refrigeradores eran voluminosos e incómodos y el Amoníaco es una
sustancia corrosiva y tóxica, por lo que sólo se utilizaban en la industria o para la
producción de hielo. Se necesitaron años de perfeccionamiento antes de que
resutaran practicos para el uso en las industrias.
El uso del refrigerador en el hogar comenzó en el siglo XX. Uno de los primeros
refrigeradores caseros fue una unidad inventada por un monje francés que presentó
la compañía General Electric en 1911.
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Los modelos Kelvinator y Servel estuvieron entre las dos docenas de refrigeradores
caseros que fueron introducidos en el mercado estadounidense en 1916. Cuatro
años después, el número había aumentado a más de 200. Los compresores
funcionaban generalmente mediante bandas unidas a motores localizados en el
sótano de la casa o en una habitación contigua a la cocina, por lo que se requería de
un enorme espacio disponible.
En 1918, Kelvinator introdujo el primer refrigerador con un control automático. En
1923, Frigidaire presentó la primera unidad compacta. Los gabinetes de acero y
porcelana comenzaron a salir al mercado a mediados de los años veintes. En esta
década se usaban los refrigeradores a combustión, especialmente diseñados para
aquellos lugares que no poseían electricidad, que aún no estaba al alcance de todos
los hogares.
Hasta 1929, los refrigeradores usaban gases tóxicos como Amoníaco, cloruro
metílico y dióxido sulfúrico como refrigerantes. Hubo muchos accidentes cuando
alguno de ellos se filtraba fuera del aparato. Tres corporaciones de Estados Unidos
decidieron colaborar en una investigación para desarrollar un método menos
peligroso de refrigeración; sus esfuerzos llevaron al descubrimiento del gas Freón.
En muy pocos años, los refrigeradores con compresores que usaban el gas Freón se
convirtieron en algo normal para casi todas las cocinas del mundo.
En 1930 los consumidores conocieron los congeladores cuando aparecieron en el
mercado los primeros refrigeradores eléctricos con compartimientos para cubos de
hielo. Aunque mucha gente comenzó a almacenar comida congelada, la producción
masiva de los refrigeradores modernos de esa época, no empezó hasta después de
la Segunda Guerra Mundial.
La tecnología de refrigeración tuvo innovaciones en los años cincuentas y sesentas
como el descongelado automático y los primeros modelos para hacer cubos de hielo.
El medio ambiente se convirtió en una prioridad durante los años setentas y
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ochentas, cuando el científico mexicano Mario Molina y su colega el estadounidense
Sherwood Rowland descubrieron que los Clorofluorocarbonos o CFCs como el Freón
se habían estado acumulando en la atmósfera y su uso ponía en peligro la capa de
ozono de todo el planeta. Publicaron sus resultados en la revista Nature en junio de
1974. Los años siguientes fueron agitados, ya que decidieron comunicar el problema
de los CFCs y el Ozono no solamente a otros científicos, sino también a la
comunidad política y a los medios de comunicación. Pensaron que era la única
manera de asegurar que la sociedad tomara las medidas necesarias para aliviar el
problema.
El Protocolo de Montreal de 1987 sirvió como un acuerdo internacional para eliminar
paulatinamente dichas sustancias en todo el mundo y a partir de la década de los
noventas, todos los refrigeradores y aparatos de aire acondicionado usan
refrigerantes menos dañinos para el ambiente y que también los hacen más
eficientes en su consumo de energía. Fue un ejemplo de que es posible que la
humanidad resuelva los problemas que ella misma genera.
En 1995, Mario Molina y Sherwood Rowland fueron galardonados con el Premio
Nobel de Química por ―su trabajo en la Química atmosférica, particularmente
concerniente a la formación y descomposición del Ozono‖, que compartieron con el
científico Paul Crutzen.
Hoy en día, el refrigerador es el aparato electrodoméstico más usado del mundo y
está presente en prácticamente todos los hogares de países desarrollados. Es sin
duda uno de esos ―milagros‖ de la modernidad que puede cambiar totalmente la vida.
Sin refrigeración, tendríamos que salir diariamente a buscar alimentos frescos, no
podríamos disfrutar de pescados y mariscos si vivimos lejos del mar, o de helados,
quesos, yogurt y otros productos lácteos que se producen en lugares lejanos.
Además de que estaríamos desperdiciando una gran cantidad de comida al tener
que tirar las sobras, en lugar de guardarlas para un sabroso ―recalentado‖.
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1.2. CONCEPTOS BÁSICOS DE REFRIGERACIÓN.
Se sabe que la técnica de la refrigeración está ligada con la termodinámica; es decir
relacionada con la transferencía de calor. Es el fin de entender bien la acción de los
refrigerantes, funcionamiento y elementos que se utilizan dentro de un sistema de
refrigeración, es necesario conocer las leyes que lo gobiernan así como los
conceptos utilizados en el proceso.
Refrigeración.
En general se define como cualquier proceso de eliminación de calor. Más
específicamente, se define a la refrigeración como la rama de la ciencia que trata con
los procesos de reducción y mantenimiento de la temperatura de un espacio o
material a temperatura inferior con respecto de los alrededores correspondientes
Refrigeración mecánica.
Es la utilización de componentes mecánicos arreglados en un sistema de
refrigeración, con el propósito de extraer calor.
Refrigerante.
Un refrigerante es un producto químico líquido o gas, fácilmente licuable, que se
utiliza para servir de medio transmisor de calor entre otros dos en una máquina
térmica, y concretamente en aparatos de refrigeración. Los principales usos son los
refrigeradores y los acondicionadores de aire.
Aire acondicionado.
Es un sistema de refrigeración utilizado para enfriar, deshumidificar, filtrar y o
calentara el aire de un espacio.
Calor.
Calor se define como la energía en tránsito de un cuerpo a otro como resultado de
diferencia temperatura entre los cuerpos.
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Calor específico.
El calor específico en una sustancia tiene la capacidad relativa de absorber calor
tomando como base la unidad del agua pura, y la podemos definir como la cantidad
de calor (Kcal. o BTU) necesitaría para aumentar la temperatura de un kilogramo
(libra) de cualquier sustancia 1°C (1°F).
Calor sensible.
Es aquel calor que agregado o quitado de una sustancia provoca un cambio en su
temperatura, sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado.
Calor latente.
Es aquel calor agregado o quitado de una sustancia provoca un cambio de fase, sin
cambiar su temperatura.
Carga térmica.
Es la cantidad de calor que debe retirarse del espacio por refrigerar, para reducir o
mantener la temperatura deseada.
En la mayoría de los casos, la carga térmica en un sistema; es la suma de calor que
se fuga al espacio refrigerado a través de paredes, rendijas, ranuras, etc. más el
calor que produce algún producto por refrigerar, motores eléctricos, alumbrado y
personas.
Trabajo.
En un sentido termodinámico en una interacción energética entre un sistema y sus
alrededores, a través de aquellas porciones de los límites del sistema en que no hay
transferencia de masa, como consecuencia de una propiedad intensiva diferente de
la temperatura entre el sistema y sus alrededores.
TRABAJO = FUERZA X DISTANCIA
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Presión.
Es la fuerza ejercida por unidad de área. Puede describirse como una medida de la
intensidad de una fuerza en un punto cualquiera de la superficie de contacto
Presión atmosférica al rededor de la tierra, que está compuesta de gases como el
oxígeno y el nitrógeno, se extiende muchos kilómetros sobre la superficie. El peso de
esta atmósfera sobre la tierra crean la presión atmosférica equivale a 14 .7 lb/pulg2
(1.03 Kg/cm a nivel del mar, lo cual equivale la presión causada por una columna de
mercurio de 29. 92 pulgadas de altura (760 milímetros). En la altura sobre nivel del
mar, la actitud de la capa atmosférica que existe sobre la tierra es menor y por lo
tanto la presión atmosférica disminuye.
Presión manométrica.
Esta presión se mide en la escala de un manómetro. El cero de un manómetro
equivale a 14 .7 lbf/pulg2 es decir la presión a atmosférica a nivel del mar. La presión
manométrica es presión medida por encima o por debajo de la presión atmosférica
se expresa en pulgadas de mercurio.
Presión absoluta.
Es la presión medida sobre la escala absoluta. El cero está a presión atmosférica
cero. La suma de la presión atmosférica y manométrica se conoce como presión
absoluta.
Volumen específico.
Es el volumen por unidad de masa de la sustancia.
Temperatura.
Es una medida de la intensidad de energía interna q tiene una sustancia, esta
intensidad de calores depende de la velocidad de las moléculas, mientras mayor sea
la velocidad de las moléculas, mayor será la temperatura de la sustancia.
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Temperatura de bulbo seco.
La temperatura de bulbo seco en una mezcla de aire-vapor, es simplemente la
temperatura que indica un termómetro al ser colocado en una mezcla.
Temperatura de bulbo húmedo.
Una mezcla de aire-vapor con humedad relativa menor del 100%, se hace por medio
de un termómetro cubierto con una gasa impregnada de agua. Bajo condiciones de
equilibrio, la transferencia de calor del aire ambiente al agua en la gasa, es
justamente igual al calor latente de evaporización requerido por el agua que se
evapora y difunde en la mezcla. A la temperatura resultante en esas condiciones de
equilibrio se le conoce como la temperatura de bulbo húmedo.
Temperatura de saturación.
Saturación es la condición de temperatura presión y la cual el líquido y el vapor
pueden existir simultáneamente. Un líquido o vapor está saturado cuando esta es un
punto de ebullición (para una presión de 1.03 Kg/cm o 14 .7Psi a nivel del mar, la
temperatura de saturación del agua es de 100°C o 212°F). A presión más alta la
temperatura de saturación aumenta, y disminuye a temperaturas más bajas.
La temperatura la cual el vapor de agua en el aire aumenta específica constante es
disminuida en la curva de saturación y se conoce como temperatura de punto de
Rocío.
Humedad relativa.
La relación de la presión actuar viva por en el aire a la presión del vapor de aire
saturado a la misma temperatura de bulbo seco.
Humedad específica.
La relación de humedad, (W), llamada algunas veces humedad especifica, es una
expresión de la masa de vapor de agua por unidad de masa de aire seco y por lo
general se le expresa en granos por libra de aire seco (gr/lb) o libras por libra de aire
seco (lb/lb). Siete mil (7 000) granos es igual a 1 lb.
18
Vapor sobrecalentado.
Cuando líquido cambia a vapor saturado, cualquier cantidad adicional de calor
aumentará la temperatura (calor sensible), siempre y cuando la presión a la que se
encuentre expuesto se mantenga constante. El término de vapor sobrecalentado se
emplea cuando la temperatura de un vapor es mayor que la temperatura de
saturación, se dice que el vapor está sobrecalentado.
Líquido subenfriado.
Cualquier líquido que tenga una temperatura inferior a la temperatura de saturación
correspondiente a la presión existente, se dice que se encuentra subenfriado. El
agua a cualquier temperatura por debajo de su temperatura de ebullición (100°C al
nivel del mar) está sub-enfriada.
Densidad.
La densidad de una sustancia se define como masa por unidad de volumen y se
expresa normalmente en libras por pie cúbico (lb/pie3). Puesto que por definición la
densidad está directamente relacionada al volumen específico, la densidad de un
gas puede variar grandemente con los cambios de presión y de temperatura, sin
embargo, se mantiene siendo la imperceptible a la vista. Para los rangos de
temperatura en la normalidad empleados en aplicaciones de refrigeración, la
densidad del agua se considera de valor 62.4 lb/pie3 como lo bastante exacto para la
mayoría de los cálculos. Este valor es casi igual a la densidad máxima del agua la
cual ocurre muy cerca a la temperatura de 39.2 °F (4°C). La densidad del agua
disminuye casi hasta 59.8 lb/pie3 a 212°F (100°F), que es la temperatura de
ebullición del agua bajo condiciones normales de presión barométrica.
Ley de la termodinámica.
La termodinámica es la ciencia que comprende el estudio de las leyes que gobiernan
las transformaciones de la energía, y las relaciones entre las diferentes propiedades
físicas de las sustancias que sufren esas transformaciones.
Propiedades termodinámicas.
Una propiedad es una característica física observable de un sistema (presión,
19
volumen, temperatura, etc.). Una propiedad es independiente del proceso y es
determinada por el estado final de un sistema, en consecuencia este es una función
puntual. Una cantidad compuesta de diferentes propiedades es también una
propiedad (entalpía, etc.). Un conjunto de propiedades define el estado de un
sistema.
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1.3. LOS TRES PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA TRANSFERENCIA DE
CALOR.
1. La energía calorífica no puede ser destruida, esta sólo puede ser
transferida a otra sustancia.
2. El calor siempre fluye desde la sustancia de mayor temperatura a la
sustancia de menor temperatura.
3. El calor puede ser transferido de una sustancia a otra.
Análisis de los tres principios básicos de la transferencia de calor.
1. Al producirse frío, el calor debe estar alejado desde una sustancia para
transferir el calor a otra sustancia. Esto es muy común si nos referimos a los
principios de la ‗conservación de la energía. Los cubos de hielo en una bebida que
se requiere enfriar se puede observar este principio al servirles agua a temperatura
ambiente, por lo cual el líquido tiende a enfriarse. El calor se aleja de la bebida pero
no se destruye, es instantáneamente absorbida por el hielo, el hielo se derrite de
estado sólido a líquido.
2. La energía del calor fluye naturalmente desde una sustancia con alta
temperatura a una sustancia de menor temperatura, en otras palabras, fluye de
caliente a frío. Por naturaleza el calor no puede fluir desde una sustancia fría a una
sustancia caliente, esto si consideramos el ejemplo de la bebida con cubos de hielo.
Por que la temperatura de la bebida es más alta que la temperatura de los cubos de
hielo, el calor debe siempre fluir de la bebida a los cubos de hielo.
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3. La energía del calor es transferida desde una sustancia a otra por uno de los
tres procesos: Conducción, Convección, o Radiación.
Figura 1 Ejemplo de la transferencia de calor
Conducción.
Es la transmisión de calor que se da a través de una sustancia. Para que exista
transmisión de calor entre dos cuerpos de esta manera, se requiere que haya
contacto físico real. En forma más específica podemos decir, que es la transmisión
de calor entre las moléculas cercanas de una sustancia, o entre sustancias que se
encuentran en rozamiento uno con el otro.
Figura 2 La imagen mostrada es una varita de madera la cual al ser mojada con una
sustancia inflamable recibe calor.
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El concepto de conducción es aplicado en el cálculo de transmisión de calor a través
de las paredes; donde el calor es transferido a través de las moléculas de las
paredes de la cámara frigorífica desde el exterior hacia el interior, provocado por la
diferencia de temperaturas.
Convección.
Otro medio de transferencia de calores por el movimiento del material calentado en
sí mismo cuando se trata de un líquido o un gas.
La convección se presenta cuando los objetos están a diferentes temperaturas y se
encuentran en contacto con algún fluido.
Figura 3 La imagen mostrada es una tetera, la cual recibe calor de la estufa.
La transferencia de calor por convección se puede lograr de dos formas por
convección natural o libre y por convección forzada.
En una cámara de refrigeración por lo general se utiliza la circulación forzada del aire
frío proveniente del evaporador por medio de moto ventiladores integrados en el
mismo.
23
Radiación térmica.
Es la transmisión de calor a través de ondas electromagnéticas, estas son similares
a las de la luz o a las ondas de sonido. Cuando el calor radiante o energía es
absorbido por algún material o sustancia, se convierte en energía térmica.
Uno de estos ejemplos son los focos del alumbrado dentro de la cámara frigorífica
los cuales emiten ondas por radiación que inyecta calor al producto que se encuentra
almacenado.
Figura 4 La imagen es un cuerpo recibiendo energía de otro.
24
1.4. UNIDADES DE MEDICIÓN QUE SE UTILIZAN EN
REFRIGERACIÓN.
La unidad que mide la cantidad de calor es la Unidad Térmica Británica „BTU‟. Y se
define como la cantidad de energía calorífica requerida para elevar la temperatura de
1 Lb de agua 1 oF.
Figura 5 Unidades de la cantidad de calor.
De forma similar, sucede en el Sistema Internacional ‗SI‘, la cantidad de calor puede
estar expresada usando la unidad Joule (J). Se define la caloría como la cantidad de
energía calorífica necesaria para elevar un grado centígrado la temperatura de un
gramo de agua pura, desde 14,5 °C a 15,5 °C, a una presión estándar de una
atmósfera. La kilocaloría (símbolo kcal) es igual a 1.000 cal. Una kilocaloría es
equivalente a 4.186,8 J.
Temperatura.
Es la medición de la velocidad del movimiento de las moléculas de la sustancia. La
temperatura se mide con un termómetro, usando ya sea la escala Fahrenheit o
Celsius cada escala tiene definido un punto ebullición y un punto de
congelación.
25
Presión.
Es la fuerza por unidad de superficie. Se mide en dos escalas: PSIA es la presión
medida sobre la escala absoluta; el punto cero equivale a la presión atmosférica
cero. PSIG (Lb/plg2 ó Kg/cm2) es la presión medida sobre un manómetro; el punto
cero es de 14.7 PSI, o sea, la presión atmosférica normal.
Tonelada estadounidense de refrigeración.
Es la unidad americana del efecto frigorífico de la fusión del hielo, es decir es la
cantidad de calor que absorbe al fusionarse una tonelada de hielo sólido en un
tiempo de 24 hora
El calor latente de fusión de 1 lb de hielo es de 144 BTU, el calor latente de una
tonelada ‗2000 lb‘ de hielo es de 288,000 BTU por cada 24 horas. Para obtener el
calor por hora se divide entre 24 horas, por lo que obtenemos 12,000 BTU/hora, y es
igual a una Tonelada de Refrigeración.
Calor sensible.
Es la energía calorífica, que agregamos o quitamos desde una sustancia, resultando
en una medida cambio en la temperatura de bulbo seco.
Calor latente.
Son cambios en el contenido de calor latente de una sustancia que se asocian con la
ganancia o perdida de humedad.
El calor latente se define como la energía calorífica ―oculta‖, esta es absorbida o
liberada cuando el estado de una sustancia se cambia.
Por ejemplo, cuando el agua es convertida a vapor, o cuando el vapor es convertido
en agua.
26
Figura 6 Calor sensible y calor latente
1.5. CICLO DE CARNOT.
Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832), demostró que cualquier máquina térmica
que tiene como objetivo producir trabajo mecánico mediante un ciclo termodinámico
tiene que absorber de una fuente térmica de alta temperatura y rechaza calor a un
sumidero térmico de baja temperatura. También propuso 1 ciclo termodinámico de
mayor rendimiento para cualquier maquina térmica, operando entre dos niveles de
temperaturas. Este ciclo termodinámica se conoce como de ―ciclo de Carnot‖; esta
formado por cuatro procesos reversibles (dos isentrópicos y dos isotérmicos); es el
ciclo termodinámico ideal de las maquinas térmicas y ha servido durante 150 años
para marcar el limite teórico del rendimiento termodinámico.
Esta situación indica que los ciclos de Carnot marcan limites imposibles de alcanzar,
porque los procesos de las maquinas térmicas, así como de los sistemas de
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refrigeración y de bomba de calor reales, ocurren en tiempos finitos, del orden de
milisegundos, generando en consecuencia irreversibilidades.
El ciclo reversible de Carnot es la teoría básica para cualquier sistema de
refrigeración como se muestra a continuación.
El ciclo de Carnot por lo tanto, se emplea en sistemas de refrigeración y de
calefacción.
En los sistemas de refrigeración se cede calor en la zona de menor temperatura del
medio a enfriar y en las inmediaciones se eleva a temperaturas a través del medio de
trabajo (refrigerante). En los sistemas de calefacción, en cambio, en la zona menor
temperatura se toma del exterior y se lleva de la zona de mayor temperatura al
espacio a calentar.
Figura 7 Relación Presión-Temperatura y Relación Temperatura-Entropía
28
1.6. GRÁFICO DE MOLLIER.
Todos los gases refrigerantes tienen tabuladas sus propiedades en función de la
temperatura, presión y volumen. Además se han diseñado herramientas de ayuda
para facilitar el entendimiento y cálculo del comportamiento de ellos durante los
cambios de estado o en cualquier condición que se encuentren.
Para ello es necesario conocer la Presión o la temperatura si el gas está en cambio
de fase, o conocer presión y temperatura si es un gas sobrecalentado.
El gráfico de Mollier es una ayuda de gran valor tanto para calcular como para
visualizar un proceso y/o analizar un problema en cualquier equipo que se esté
diagnosticando.
Aquí es importante destacar que de la comparación entre gráficos de distintos gases,
permite apreciar las diferencias de presiones y temperaturas de operación que se
lograrán en un mismo sistema si se efectúa una sustitución de refrigerante y las
consecuencias en cuanto a seguridad, pérdida o ganancia de eficiencia y logro de la
temperatura de trabajo deseada.
A continuación se muestra el diagrama de Mollier con las propiedades del gas
refrigerante R12:
29
Gráfica de presión entalpia de un refrigerante
Figura 8 Gráfica presión - entalpía
Análisis del diagrama o gráfica.
La gráfica tiene en su ordenada la presión absoluta [lbf/pulg2 o en Kg/cm2 absolutos]
a escala logarítmica y en la coordenada o abscisa, la entalpía en BTU/lb o en Kcal/kg
a escala lineal. Ahora bien, en esta gráfica encontramos tres zonas bien definidas:
• Zona de líquido.
• Zona de mezclas (o cambio de estado de líquido a gas en la ebullición).
• Zona de vapor.
La línea izquierda de la curva indica el inicio de la evaporación y se denomina línea
de líquido saturado. En este punto se inicia la evaporación del líquido (en
30
nuestro caso del refrigerante) y varía según la presión y la temperatura.
La zona de mezclas indica el paso de líquido a gas y ocurre a presión y temperatura
constante, hasta que todo el fluido se haya evaporado. Por consiguiente, durante
este proceso vemos que la cantidad de líquido va disminuyendo mientras que el
vapor va aumentando, cambiando solamente la entalpía.
La línea derecha de la curva índica el fin de la evaporación, se denomina línea de
vapor saturado y en este punto se inicia el proceso denominado de
sobrecalentamiento y por lo tanto todo el gas es sobrecalentado. Después de esa
línea todo el fluido o refrigerante poseerá otras condiciones que dependen de la
temperatura y la presión.
El punto de unión de las líneas de líquido saturado y de vapor saturado se denomina
punto crítico y en él, tanto la temperatura como la presión se denominan temperatura
crítica y presión crítica respectivamente. En este punto el refrigerante puede estar
como líquido o como vapor y no tiene un valor determinado de calor latente de
vaporización. Por encima de este punto el gas no pasa a fase líquida a pesar de la
presión.
El proceso de evaporación bajo las condiciones de presión o temperatura
predeterminada, es progresivo y un punto cualquiera de él identifica porcentual
mente la cantidad de líquido convertido en vapor y se define como calidad del vapor
y en la gráfica podemos leer la entalpía [ ] que le corresponde, o sea la entalpía que
el refrigerante tiene en ese punto. Esas líneas están dibujadas en la zona de
evaporación de arriba hacia abajo y naturalmente están contenidas entre 0
(totalmente liquido) y 1 (totalmente vapor). La suma de puntos de calidad 1
corresponde a la línea de vapor saturado.
Por fuera de la curva de vapor, las líneas de temperatura constante están dibujadas
casi verticalmente hacia arriba en la zona de líquido y casi verticalmente hacia abajo
en la zona de gas sobrecalentado.
Las líneas de entropía [s] constante están dibujadas en la zona de gas
31
sobrecalentado. En el caso de un ciclo de refrigeración, representan el proceso de
compresión del refrigerante, el cual sucede isoentrópicamente.
Las líneas de volumen específico constante del gas refrigerante están indicadas en
metros cúbicos por kilogramo del material [m3/kg] y están dibujadas en la zona de
gas sobrecalentado. Esta información nos permite conocer las características del gas
en un punto y en particular, en el ciclo de refrigeración, para conocer el volumen o la
masa manejados por el compresor.
La historia de la refrigeración es tan antigua como la civilización misma. Se pueden
distinguir dos períodos:
1. Refrigeración natural. Relacionada totalmente con el uso del hielo.
2. Refrigeración artificial. Mediante el uso de máquinas.
En este apartado se refiere únicamente a la refrigeración mecánica.
1.7 REFRIGERACIÓN MECÁNICA.
Se define la refrigeración mecánica como aquella que incluye componentes
fabricados por el hombre y que forman parte de un sistema, o bien cerrado (cíclico),
o abierto, los cuales operan en arreglo a ciertas leyes físicas que gobiernan el
proceso de refrigeración.
Así, se disponen de sistemas cerrados de refrigeración mediante el uso de
refrigerantes halogenados como los CFC, HCFC, HFC y otros (sistemas de
absorción de amoníaco, de bromuro de litio, entre los más usuales); máquinas de
aire en sistemas abiertos o cerrados (muy ineficientes); equipos de enfriamiento de
baja capacidad (hasta 1 ton de refrigeración) que usan el efecto Peltier o efecto
termoeléctrico; otros sistemas refrigerantes a base de propano o butano y para
refrigeración de muy baja temperatura se utiliza CO2.
La criogenia en sí constituye un área altamente especializada de la
refrigeración para lograr temperaturas muy bajas hasta cerca del cero absoluto
32
(-273 °C), cuando se trata de licuar gases como helio, hidrógeno, oxígeno, o en
procesos de alta tecnología y energía atómica.
La refrigeración mecánica se usa actualmente en acondicionamiento de aire para el
confort así como congelación, almacenamiento, proceso, transporte y exhibición de
productos perecederos. Ampliando estos conceptos, se puede decir que sin la
refrigeración sería imposible lograr el cumplimiento de la mayoría de los proyectos
que han hecho posible el avance de la tecnología, desde la construcción de un túnel,
el enfriamiento de máquinas, el desarrollo de los plásticos, tratamiento de metales,
pistas de patinaje, congelamiento de pescados en altamar, hasta la investigación
nuclear y de partículas, aplicaciones en el campo de la salud y otros.
Clasificación según la aplicación:
1. Refrigeración doméstica.
2. Refrigeración comercial.
3. Refrigeración industrial.
4. Refrigeración marina y de transporte.
5. Acondicionamiento de aire de ―confort‖.
6. Aire acondicionado automotriz
7. Acondicionamiento de aire industrial.
8. Criogenia.
Objetivo de una refrigeración mecánica.
El objetivo de la refrigeración mecánica es enfriar un objeto o ambiente por medio de
los dispositivos desarrollados por el ser humano para este fin.
Para lograr este propósito se parte de conocimientos de la física de los materiales y
en particular, los gases, según los cuales, el calor, como forma de energía, siempre
tiende a fluir hacia un contorno más frío. Este proceso físico se efectúa a mayor o
menor velocidad según las características de resistencia que oponga el material
33
por el cual el calor circula, si es un sólido; o según la velocidad, forma, posición,
densidad y otras propiedades, si se trata de un fluido como el aire o el agua.
Por consiguiente, se ha hecho necesario definir una serie de fenómenos que
involucran el proceso de enfriamiento y también crear herramientas que faciliten
tanto el uso de esas definiciones como la comprensión directa a partir de las
características de cada fenómeno representado. Tal es el caso de los diagramas,
gráficos y ecuaciones, por citar algunos.
34
CAPÍTULO 2. CONCEPTOS BÁSICOS DE MANTENIMIENTO
2.1 ANTECEDENTES DEL MANTENIMIENTO
No se establece con exactitud cuando aparece el mantenimiento! ya que es innato
del hombre. Se piensa que el mantenimiento se ha usado desde la prehistoria, desde
la aparición del hombre que vio la necesidad de fabricar sus propias armas para la
caza y la pesca y que tenía que mantenerlas en condiciones de huso.
En la edad media fue cuando el mantenimiento se organizó y se formaron grupos de
personas que se encargaban de mantener en condiciones adecuadas las
herramientas, para la realización de diferentes trabajos.
Con la mecanización de la industria, por medio del surgimiento de las imperfectas,
máquinas primitivas, permitió al industrial ver en ellas un aumento de productividad,
por tanto quería mantenerlas todo el tiempo sin dejar que se les hiciese ningún
mantenimiento rutinario, y tan solo pararlas cuando ya su funcionamiento era
imposible.
La primera industria que programó reparaciones fue la industria del transporte y lo
realizó después de la segunda guerra mundial, sin embargo, el programar
reparaciones no es todo lo que el mantenimiento representa.
No obstante, es conveniente aclarar que la falta de justificación económica para
técnicas de programación y la poca capacidad de los equipos fue lo que originó que
se permitiera que estos trabajasen hasta que se averiasen, de tal forma que ya no
pudiesen seguir funcionando.
Conforme ha pasado el tiempo y los equipos e instalaciones se han vuelto más
complejos y especializados, se ha requerido mejorar los métodos de mantenimiento.
35
2.2 MANTENIMIENTO INDUSTRIAL.
Hasta 1980 la mayoría de las industrias de los países occidentales tenían una
materia definida, obtener a partir de una inversión dada, el máximo de rentabilidad de
ésta.
Sin embargo cuando el cliente comenzó a convertirse en un elemento importante,
muchas de las decisiones tomadas tienen que ver con este, puesto que exigía
calidad en el producto o servicio proporcionado.
Este nuevo factor de calidad se convirtió en una necesidad para poder seguir
teniendo un lugar competitivo dentro del mercado nacional e internacional.
Igualmente, a la industria le interesaba mantener una alta productividad, para ello se
necesitaba alcanzar y conservar altas eficiencias en todo el equipo y maquinaria, de
esta forma suponían que la inversión retornarla más rápido.
Así surge la necesidad de crear un área o departamento que se responsabilice y
asegure que la productividad de la planta no se verá afectada por algún tipo de
avería o algún paro del equipo. En un principio no se prestaba mucha atención a lo
que a mantenimiento se refiere, hasta que las empresas se dieron cuenta que uno
de los gastos más importantes eran por falta de esta actividad, además de que los
costos por mantenimiento ocupaban el primer o segundo lugar dentro de los gastos
más significativos.
Entonces se decidió atribuir una serie de responsabilidades a este departamento,
como reducir el tiempo de paralización de los equipos, reparación en el tiempo
oportuno, garantizar el funcionamiento continuo de todo el equipo, de forma que los
productos no salieran de los limites y estándares establecidos por control de calidad.
Un argumento primordial hoy en día es saber por qué es necesario administrar el
mantenimiento. El área de mantenimiento se considera para la industria un área no
36
productiva, ya que de esta área no se obtiene ningún bien tangible, o algo que
reditúe a la empresa en capital directo.
Actualmente una preocupación existente va dirigida hacia la optimización de sus
activos, el aseguramiento de la calidad, productividad del equipo y maquinaria. De
esta manera es como las compañías están sentando su atención en encontrar una
técnica adecuada para administrar el mantenimiento.
Los dos factores más importantes que contribuyen a la mala administración del
mantenimiento según Terry Wireman (1998) son la falta de sistemas de control para
el mantenimiento.
Según Wireman (1998), la administración del mantenimiento es la administración de
todos los activos que posee una compañía basada en la maximización del
rendimiento sobre inversión en activos. Existen una serie de problemas que se
deben enfrentar, todo en base a ciertos factores y tendencias que presenta
actualmente la industria de proceso y manufactura.
Según Shirose (1992), Wireman (1991), Pritchard (1990) y Tuttle (1983) todos estos
factores, afectan directamente la manera de administrar los recursos físicos, así
como la administración general de la empresa, todo enfocado a permanecer en e!
lugar donde se ha querido estar o para mejorar esta posición. Estos factores son:
• Competencia nivel mundial.
• Altos estándares de calidad.
• Requisitos de certificación de! sistema de calidad por parte de terceros.
• Conceptos de ―justo a tiempo‖.
• Incremento en la capacidad y productividad de equipos y maquinaria.
• Reducción de tiempos del siglo de fabricación.
• Reducción de costos de fabricación (producción y mantenimiento).
37
• Seguridad personal e industria!.
• integración total de los trabajadores.
• Cultura de limpieza y disciplina.
• Relación entre Administración y Sindicato.
• Programas de asimilación de tecnología
Sin importar el tipo de industria manufacturera y la estructura del flujo de proceso
que siga, el mantenimiento juega un papel sumamente importante dentro del buen
funcionamiento de las empresas, porque si se administra correctamente se pueden
obtener mejoras en eficiencias de máquinas y equipo, mayor productividad en la
línea de producción y disminución de gastos por mantenimiento correctivo.
2.3 DEFINICIÓN DE MANTENIMIENTO
Un sistema de administración del mantenimiento es el conjunto de funciones,
técnicas, métodos y herramientas que combinadas con el recurso humano
adecuado, nos permiten lograr una ejecución efectiva del mantenimiento. El objetivo
final de un sistema de administración del mantenimiento es el de hacer un uso
óptimo del recurso humano, el presupuesto asignado para conservar el equipo e
instalaciones y del tiempo para llevar acabo una instalación o servicio.
Para poder entender esta definición, es necesario entender bien cada uno de los
elementos que la conforman.
Servicio. se entiende como servicio a la utilidad que presta un elemento o las
acciones que presta una persona que puede ser física o moral, para lograr la
satisfacción directa de una necesidad.
Calidad. se entiende como el grado de satisfacción que se logra dar a una
necesidad mediante la presentación de un servicio, por su propia esencia,
indica la presencia de dos entidades diferentes, el que proporciona el servicio
y el que la recibe.
38
Los objetivos específicos del mantenimiento.
- Asegurar la Productividad integral de la empresa.
- Asegurar la disponibilidad y confiabilidad planeadas de la función deseada.
- Satisfacer todos los requisitos del sistema de calidad de la empresa.
Cumplir todas las normas de seguridad y medio ambiente y, maximizar el beneficio
colectivo para obtener.
2.4 TAXONOMÍA DEL MANTENIMIENTO.
Uno de los problemas más trascendentales encontrados dentro de las empresas, del
lenguaje común, y hasta en conferencias internacionales, es la falta de un verdadero
significado para lo que es la administración del mantenimiento, y para uniformizar los
conceptos de lo que es mantenimiento. Un ejemplo de esto podrían ser las diferentes
definiciones para un mismo término o las diferentes clasificaciones que existen sobre
esta actividad, para Dounce. (2000) el mantenimiento es una división de la
Conservación, y la otra división es Preservación. Para este autor preservación es lo
que todos los demás autores consideran como mantenimiento, la mayoría de estos
no hacen distinción entre el ―mantenimiento‖ a máquinas y el que se le proporciona al
servicio que da la máquina.
En general para algunos autores como Dounce (2000) el mantenimiento es un
trabajo para prevenir el deterioro del rendimiento y funciones del equipo, es decir,
prevenir el mal funcionamiento, o falla de la maquinaria o equipo.
De esta forma existen varios ejemplos en los que una palabra que tiene un
significado específico es utilizada erróneamente en el lenguaje diario. Por ésta razón
muchas veces cuando se implementa una nueva propuesta no es entendida
correctamente por todo personal, porque no significa lo mismo para todos, es decir,
no hay uniformidad de significada.
39
2.5 PAPEL DEL MANTENIMIENTO EN LA FÁBRICA
Para poder organizar cualquier mantenimiento es necesario tener bien claro el tipo
de empresa en la que vamos a trabajar, por lo que es indispensable determinar
cuatro factores que nos indicarán el camino a seguir, además delinean y
circunscriben el papel del mantenimiento en la organización, determinan lo que el
mantenimiento hace y su papel en la organización total, estos aspectos son:
clase de fábrica
clase de servicios
clase de equipos
clase de conocimientos
Clase de fábrica
Tipo básico Hay locales fabriles que son satisfactorios para el uso que se les destina.
con solo tener un pavimento de hormigón.
Los edificios destinados a oficinas son el tipo básico, salvo que son más decorativos
y cuentan con calefacción y acondicionamiento de aire, exigen un aseo más
minucioso y albergan cosas delicadas tales como cortinajes y alfombras.
Dichas plantas precisan de una capacidad administrativa mínima para su
conservación, el papel de la función de mantenimiento es relativo de poca
importancia.
Tipo complejo. Estas fábricas son proyectadas para albergar manufacturas o el
equipo necesario para manejar un producto, como seria los siguientes casos.
1. Una fábrica de jabones necesita ollas con una altura de barios pisos, en las
40
cuales elaboran el producto. talvez se adapte un edificio.
2. Una cervecería utiliza ollas semejantes a las de manufacturas del jabón pero
también necesita tubería intrincada y sistema de bombeo, se abría que construir
un edificio para refrigeración.
3. Una fabrica de automóviles es diseñada y construida con atención espacial a los
aspectos de manejo de material, ya que las partes de los vehículos llegan a la
fabrica y de ella salen vehículos terminados como es de vital importancia la
coordinación de las líneas de ensamble principales con la de subensamble, la
responsabilidad de mantenimiento es muy grande.
Tipo multifabrica. la operación multifabricas presenta aspectos especiales. rara vez
difieren fábricas pertenecientes a la misma empresa donde se dedican a lo misma,
esto quiere decir que el mantenimiento para cada una tendrá que ajustarse a las
exigencias particulares. por lo tanto, el papel del mantenimiento será distinto en cada
una de las diferentes entidades.
Clases de servicio
Servicios básicos. Los servicios como energía eléctrica, gas, agua y alcantarillado
son contratados por la empresa y suministrados por el gobierno. hecha la instalación,
poco será el contacto que se requiera con los proveedores y, en virtud de la
estabilidad de esta clase de servicios, rara vez se necesitara mantener relaciones de
alto nivel.
Servicios complejos, desde luego, los servicios tienden a tornarse complejos, pero
aquí más bien se trata de aquellos que requieren conocimientos especiales para
instalar y controlar. Tal vez influya la comunidad, pero cuando se manejan con
propiedad se les puede regular en forma satisfactoria y tienen un costo razonable
bajo de mantenimiento.
41
- Eliminación de interferencia de radio cuando se suelda a alta frecuencia o en las
operaciones que tienden a perjudicar la recepción de señales de radio o
televisión.
- Disminución de esparcimientos, como molinos de harinas de grano, operaciones
de trituraciones preparación de calizas.
Servicios especiales. Muchos servicios que prestan a fábricas o proceden de estas,
exigen un tratamiento especial. Es posible que en relación a ellos se necesite de
entrar en contacto y negociar con el gobierno federal, estatal o municipal. Las
grandes empresas que necesitan de este servicio suelen contratar especialistas que
se encarguen de los aspectos políticos y/o técnicos que se encarguen de las
transacciones. estas clasificaciones se incluyen los siguientes servicios.
- Instalación o retiros de tuberías intra o interestatales conductoras de productos
de petróleo.
- Control anticontaminación.
- Eliminación de desechos venosos o anticorrosivos.
- Eliminación de desechos atómicos.
Clase de equipo.
Empleamos el termino básico equipo ‗básico de fabricación‖ para designar a las
máquinas de tipo y tamaños predeterminados, cuyas refacciones pueden comprarse
en seguida a todos los abastecedores. De todos modos, es común que las fábricas
cuenten con una existencia razonable de ellas para el empleo inmediato.
Este equipo es de naturaleza mecánica y sólo necesita un ajuste a la dimensión
física o a reposición de pieza estándar.
Equipo de diseño especial. Son muchísimas las operaciones industriales que
requieren maquinaria u otra clase de equipo con un diseño especial. También
es conveniente que se utilice esta clase de equipo porque no se puede conseguir
42
de tipo estándar o porque haya que utilizar una instalación de tipo especial, o porque
el tamaño del producto se encuentra fuera de los límites especificados en el equipo
del catalogo.
Clase de Conocimientos.
Para máquinas de tipo especial. La maquinaria proyectada para fines particulares se
fabrica actualmente con conceptos avanzados de medición y control para operarla
son indispensables dispositivos de limitación muy precisos, aparejados a circuitos
electrónicos que se ponen en marcha, colocan en posición, controlan, y miden
operaciones de secuencia múltiple. Para entender estos aspectos se necesita
personal de mantenimiento experto. El instalador debe de disponer de esta
maquinaria con mayor precisión y acierto, mas que nunca. El electricista tiene que
capacitarse para reparación y ajustes de controles electrónicos. El mecánico debe
colocar, disponer y ajustar los elementos relativos de mejor manera.
Para Operaciones Especiales. Las operaciones especiales correspondientes al
mantenimiento pueden abarcar desde lo más censillo hasta lo más complejo.
Tocante a la función del mantenimiento y su sitio en la organización y simplicidad o
complejidad de operación no es factor tan dominante, lo es el tipo de fabrica,
servicios y de conocimientos que precisan.
Para operadores con equipo con licencia. El manejo de plantas de vapor a alta
presión y de equipo generador de energía eléctrica suele estar sujeto a reglamentos
oficiales fijados por el gobierno. Se exige a los aperadores que tengan operadores
de varios niveles para que puedan manejar de forma legal esta clase de equipos.
43
2.6 ESTABLECIMIENTO DE ZONAS DE MANTENIMIENTO
Los principales aspectos que hay que tener presentes cuando se tiene que
establecer zonas de mantenimiento con personal designado sobre una base regular.
1. Equipo. Cuando el tiempo de traslado desde el taller central a la línea o
unidad de producción es largo o cuando se necesitan conocimientos de tipo
especial, podrá reducirse el gasto establecido una zona de mantenimiento con
jefe de personal idóneo y sobre una base regular. La operación puede
avaluarse y justificarse económicamente. Conviene observar que a veces el
personal de una unidad así esta compuesto de oficiales de diferentes
especialidades, supervisados por un jefe de mantenimiento.
2.7 TIPOS DE MANTENIMIENTO
Mantenimiento preventivo
Es el tipo de mantenimiento que se lleva acabo con el fin de mantener la total
confiabilidad de funcionamiento del equipo y de cada uno de sus elementos y
accesorios que lo componen, garantizando la seguridad del mismo y la del operario,
evitando paros por averías.
El mantenimiento a un equipo se desarrolla en primera instancia deacuerdo a
especificaciones y programas proporcionados por el fabricante y después deacuerdo
a un programa-calendario el cual es desarrollado por el personal de mantenimiento
en el cual se toman en cuenta información necesaria como:
Ordenes de trabajo de mantenimiento correspondiente a los dos últimos años o
antes.
- Un análisis de los antecedentes del equipo, si existen
- Un programa o itinerario.
Los tipos de trabajos que deben incluirse en un programa de mantenimiento
preventivo son los siguientes:
1. Limpieza
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2. Ajustes
3. Reparaciones
4. Reposición de partes
5. Reparaciones completas
6. Pintura y acabados
7. inspecciones (programadas aleatorias)
8. trabajo menor de mantenimiento generado por las inspecciones.
VENTAJAS
- Disponibilidad de equipo
- Productividad
- Calidad de producto
- Seguridad
- Costo
SERVICIOS
- Diagnósticos
- Contratos de Mantenimiento
- Administrativa
- Manos sucias
Mantenimiento predictivo
El mantenimiento predictivo utiliza mecanismos de diagnostico para medir el
deterioro del equipo o detectar síntomas de posibles fallas. esto se hace sin
desmontar el equipo y se hace por medio de un chequeo de vibración, calor,
descomposición química del lubricante, etc., nos ayuda notablemente a no hacer
reparaciones innecesarias. estos métodos también pueden ser empleados por los
operarios con respectiva capacitación.
En general, la detección de la probable o posible avería se fundamenta
principalmente en la prevención y en la predicción necesaria para que el equipo
continúe funcionando en óptimas condiciones. mientras que la prevención esta
determinada por el grado de seguridad óptima en relación a la explotación, la
45
predicción suele generalmente estar basada en la realización de inspecciones y
verificaciones que determinan: el imite de la vida útil, que es el tiempo estimado de
operación de un elemento o conjunto de elementos previstos y cercanos al óptimo,
sin desperfectos, cumpliendo su cometido funcional.
A través del seguimiento de los parámetros de ejecución, la evolución y tendencia
de parámetros que informan sobre el desarrollo de anormalidades internas.
Ventajas del mantenimiento predictivo.
- Reduce los tiempos muertos.
- Permite seguir la evolución de un defecto en el tiempo.
- Optimiza la gestión del personal de mantenimiento.
- La verificación del estado de la maquinaria, tanto relacionada de forma
periódica como de forma accidental.
- Permite confeccionar un archivo histórico del comportamiento mecánico.
- Conocer con exactitud el tiempo límite de actuación que no implique el
desarrollo de un fallo imprevisto.
- Toma de decisiones sobre la parada de una línea de máquinas en momentos
críticos.
- Confección de formas internas de funcionamiento o compra de nuevos
equipos.
- Permitir el conocimiento del historial de actuaciones, para ser utilizada por el
mantenimiento correctivo.
- Facilita el análisis de las averías y permite el análisis estadístico del sistema.
46
Mantenimiento correctivo
El mantenimiento correctivo es el tipo de mantenimiento, en el cual se realizan una
serie de actividades cuando el equipo ha presentado una falla y por consiguiente se
procederá a hacer una reparación. El gran inconveniente de este tipo de
mantenimiento radica en que se pierde tiempo fomentando así los atrasos en la
producción.
Al hacer esta reparación no sólo se hará esta, sino que se procederá a hacer un
estudio minucioso de la causa de la avería para que ésta no se vuelva a presentar.
A este tipo de mantenimiento también lo podemos llamar mantenimiento de
mejoras porque se hacen mejoras a los mecanismos de la maquinaria llevando así
que se vuelva a presentar la falla y algunos cambios pensando también en facilitar su
mantenimiento.
Mantenimiento total productivo. (MTP)
El mantenimiento productivo Total MTP, cuyas siglas del inglés son TPM (Total
Productive Maintenance), nace en los años 70. Veinte años después del inicio del
Mantenimiento Preventivo.
Metas del mantenimiento total productivo MTP:
- Maximizar la eficacia de los equipos de trabajo, involucrando a todo el
personal de las diferentes áreas.
- Obtener un sistema de mantenimiento productivo para toda la vida del equipo.
- Involucrar a todos los empleados, desde los trabajadores a los directivos.
- Promover el MPT mediante motivación.
Objetivos del mantenimiento total productivo MTP.
- Cero averias en los equipos.
- Cero defectos en la producción.
- Cero accidentes laborales.
- Mejorar la producción y minimizar los costes.
- Típicamente se requieren 3 años desde la producción del MTP para
47
obtener resultados satisfactorios. El costo depende del estado inicial del
equipo y de la experiencia del personal de mantenimiento.
Cuando la producción se detiene por culpa de fallas en el equipo y máquinas, se
pierde tiempo y dinero. Un gran porcentaje de estás fallas son por falta de
mantenimiento. El MTP puede a ayudar a maxilar el uso y la efectividad del equipo,
aumenta la productividad, mejorar la calidad y eleva el desempeño del personal
evitando paros. En otras palabras calcula la eficiencia y efectividad de la maquinaria
y equipo.
Inconvenientes del mantenimiento productivo total MTP.
- Proceso de implementación lento y costoso.
- Cambio de hábitos productivos.
- Implicación de trabajar juntos todos los escalafones laborales de la empresa.
Factores clave para el éxito de un plan de mantenimiento total productivo MTP.
- Compromiso e implicación de la dirección en la implantación del plan MTP.
- Creación de un sistema de información y el software necesario para su
análisis y aprovechamiento.
- Optimización de la gestión de recursos, como stock, entre otros servicios.
48
2.8 CLASIFICACIÓN DE LAS FALLAS. FALLAS TEMPRANAS.
Ocurren al principio de la vida útil y constituyen un porcentaje pequeño del total do
fallas- Pueden ser causadas por problemas de materiales, de diseño o de montaje.
Fallas tempranas.
Ocurre al principio de la vida útil y constituye un porcentaje pequeño del total de
fallas. Pueden ser causadas por problemas de materiales, de diseño de montaje.
Fallas adultas
Son fallas que se presentan con mayor frecuencia durante la vida útil. Son derivadas
de las condiciones de operación y se presentan mas lentamente que las fallas
adultas (suciedad en un filtro de aire, cambios de rodamientos de una maquina etc.)
Fallas tardías
Representan una pequeña fracción de las fallas totales, aparecen en forma lenta y
ocurren en la etapa final de la vida del bien (envejecimiento de aislamiento de un
pequeño motor eléctrico, perdida del flujo luminoso de una lámpara, entre otros.)
49
CAPÍTULO 3. COMPONENTES DE LOS EQUIPOS DE
REFRIGERACIÓN, COMPRESORES Y REFRIGERANTES.
3.1 ANTECEDENTES
Al analizar los componentes que integran un sistema de refrigeración es necesario
hacer referencia a los tres principios de transferencia de energía, ya que este
capítulo tiene como propósito ubicar primero que es un condensador, que tipos de
condensadores existen y cual es el tipo de trabajo que desempeñan dentro de un
sistema, recordemos que el refrigerante entra al condensador en forma de gas y para
que se condense, el aire absorbe el calor del refrigerante el cual sale del
condensador en forma líquida. Debido a esto, la temperatura de condensación será
mayor que la del aire y la diferencia entre ambas temperaturas en el condensador.
Otro elemento de igual importancia es el evaporador, podremos identificar los
diferentes tipos y observar como absorbe este el calor del aire caliente por medio de
los tubos del serpentín que lo integran. Recordemos que se debe hacer un análisis
del evaporador para saber si hay una caída de temperatura en el mismo y, si esta es
alta o normal, esto depende en gran parte al diseño del sistema. Los evaporadores
del sistema de refrigeración comercial a baja temperatura tienen una gran área de
superficie, por lo que su caída normal de temperatura es menor, pudiendo ser entre 5
y 8 °C, parecida a la caída normal de temperatura en refrigeración comercial de
temperatura media, la que es entre 4 y 6 °C.
En nuestro caso describiremos la válvula termostática de expansión ya que tiene
como objetivo principal regular la inyección de refrigerante líquido en los
evaporadores, a través del sobrecalentamiento del refrigerante. Si el
sobrecalentamiento es normal se obtiene la máxima eficiencia del evaporador y el
mínimo costo de operación del sistema. Sí el sobrecalentamiento es alto, la
superficie del evaporador es ineficiente y se obtiene una baja capacidad del sistema
de refrigeración y un alto consumo de energía y riesgo de daños al compresor. No
olvidemos que estos componentes trabajan en conjunto con diversos accesorios
como válvulas solenoides, filtros, señales de cristal por mencionar algunos.
50
3.2. CONDENSADOR.
El primer componente principal que se discutirá es el condensador. El condensador
es el cambiador de calor que rechaza calor del refrigerante al aire, al agua, o a un
poco de otro líquido. Los tres tipos comunes de condensadores son refrigerados,
refrigerados por agua, y evaporativos.
Otra forma de explicar es: El condensador extrae el calor del refrigerante por medios
naturales o artificiales (forzado). El refrigerante es recibido por el condensador en
forma de gas y es enfriado al pasar por los tubos hasta convertir toda la masa
refrigerante en líquido; su diseño debe garantizar el cumplimiento de este proceso,
de lo contrario se presentarán problemas de funcionamiento.
Figura 9 Ciclo del fluido de trabajo en el condensador.
Condensador evaporativo
Un tipo de condensador donde el refrigerante atraviesa los tubos y rechaza calor
para ventilar. El aire se dibuja a través de los tubos, que son mojados en el exterior
por el agua en circulación.
51
Figura 10 Ciclo del fluido de trabajo para un condensador evaporativo.
Condensador refrigerado
Un condensador refrigerado típico utiliza el propulsor tipo ventiladores para dibujar el
aire al aire libre sobre una superficie del traspaso térmico del aleteado-tubo. La
diferencia de la temperatura entre el vapor refrigerante caliente que está atravesando
los tubos y el aire libre más fresco induce traspaso térmico.
La reducción que resulta en el contenido de calor del vapor refrigerante lo hace
condensar en líquido. Dentro del final pocas longitudes de la tubería del condensador
(el subenfriamiento), el refrigerante líquido se refrescan más a fondo debajo de la
temperatura en la cual fue condensado.
Figura 11 Funcionamiento del condensador refrigerado y los beneficios del
subenfriamiento.
52
Condensador refrigerado con ventilador centrifugo.
Un tipo de condensador refrigerado que utiliza un ventilador centrifugo en vez de un
ventilador de propulsor, permitiendo que supere las presiones estáticas mas grandes
asociadas a la canalización.
Torre de enfriamiento.
Es un dispositivo utilizado para eliminar el calor desde un condensador de agua
refrigerada roseando el agua condensada sobre aletas dibujando una cortina de
agua por lo que el aire exterior ascendente pasa por las aletas refrigerando el agua
que llega al depósito.
Figura 12 Ciclo del fluido de trabajo en una torre de enfriamiento.
3.3. EVAPORADOR.
El segundo componente principal que se discutirá es el evaporador. El evaporador es
una cambiador de calor que transfiere calor del aire, del agua, o de un poco de otro
líquido al refrigerante líquido fresco. Dos tipos comunes de evaporadores son el
aleta-tubo y el carcasa-tubo.
53
Figura 13 Evaporador de expansión directa.
Evaporadores de aleta-tubo.
Un evaporador de aleta-tubo incluye los tubos que pasan a través de las hojas de
aletas formadas. El refrigerante fresco liquido atraviesa los tubos, refrescando las
superficies del tubo y de la aleta. Mientras que el aire pasa a través de la bobina y
viene en contacto con las superficies frías de la aleta, el calor se transfiere del aire al
refrigerante. Este traspaso térmico hace el refrigerante hervir y dejar al evaporador
como vapor.
Para proporcionar traspaso térmico uniforme a través de la bobina, el refrigerante
liquido se distribuye a los tubos de la bobina en varios circuitos paralelos. Un
distribuidor se utiliza para asegurar la distribución refrigerante uniforme a través de
estos circuitos múltiples de la bobina. Distribuye la mezcla refrigerante liquida del
vapor a la bobina a través de varios tubos de la longitud y del diámetro iguales.
54
Figura 14 Mientras que el refrigerante pasa a través de los tubos del serpentín, el
refrigerante liquido absorbe calor del aire, haciéndolo hervir apagado en el vapor. El
vapor refrigerante sale de los tubos de la bobina y recoge en un jefe de la succión.
Evaporadores de carcasa-tubo.
En vez de producir un aire más fresco, un evaporador de la carcasa y del tubo es uso
de producir el agua enfriada. En este tipo de evaporador, el refrigerante liquido
fresco atraviesa los tubos y el agua llena el espacio de la carcasa que rodea los
tubos. Mientras que el calor se transfiere del agua al refrigerante, las ebulliciones del
refrigerante dentro de los tubos y del vapor que resulta se dibujan al compresor. El
agua incorpora la carcasa en un extremo y se va en el extremo opuesto. Esta agua
enfriada se bombea cambiadores de uno a más calor para manejar la carga que se
refresca del sistema. Estos cambiadores de calor podrían ser bobinas usadas para
refrescar el aire o podrían ser una cierta otra carga que requiere el agua enfriada.
Los bafles dentro de la carcasa dirigen el agua en una trayectoria de levantamiento y
que cae del flujo sobre los tubos que llevan el refrigerante. Esto da lugar a la
turbulencia que mejora traspaso térmico.
55
Figura 15 Evaporador de carcasa y tubo.
Control del evaporador.
La capacidad del evaporador se rige por:
La diferencia de la temperatura entre el refrigerante y aire o agua que son
refrescados.
Caudal del aire o del agua a través del evaporador.
Caudal del refrigerante a través del evaporador.
56
3.4. DISPOSITIVO DE EXPANSION.
La válvula de expansión realiza dos importantes funciones, la primera retiene la
diferencia de presión establecida por el compresor entre el lado de alta presión y el
lado de baja presión. Esta diferencia de presión provoca una temperatura de
evaporación suficientemente baja para absorber el calor del aire interno, al mismo
tiempo permite la condensación a la presión que se tiene en el condensador.
Debido a su fase de adaptación a cualquier tipo de aplicaciones de refrigeración, la
válvula de expansión termostática es la más usada para el control del refrigerante.
La válvula de expansión ejecuta su función de dosificar el refrigerante midiendo las
condiciones de vapor en el lado de salida del evaporador. La operación de la válvula
termos táctica es el resultado de tres fuerzas de presión independientes:
1.-Presión del evaporador.
2.-Presión ejercida por el resorte.
3.- Presión debida al bulbo sensor.
Generalmente las válvulas de expansión termostáticas son ajustadas por el
fabricante para un rango de sobrecalentamiento de 7 a 10°F, este ajuste no deberá
cambiarse excepto cuando sea absolutamente necesario. La válvula se mantendrá a
dicho sobrecalentamiento para todas las condiciones de carga independientemente
de la temperatura y presión que se tenga en el evaporador.
57
Figura 16 Dispositivo de expansión.
Fijar el sobrecalentamiento.
Insuficiente sobrecalentamiento:
Riesgo del daño al compresor por el refrigerante liquido.
Demasiado sobrecalentamiento:
Reducción de la eficacia del sistema.
Escarche del serpentín.
Riesgo del daño del compresor debido al recalentamiento.
58
Un típico y recomendado ajuste del sobrecalentamiento es a partir de los 4.4 a 6.7
grados centígrados (8 a 12 °F).
Insuficiente sobrecalentamiento es aventurado porque presenta un peligro de permitir
que el refrigerante deje el evaporador en el estado liquido. Según lo mencionado
anterior, el compresor se diseña para comprimir el vapor, no liquido. El refrigerante
liquido puede causar daño al compresor.
Demasiado sobrecalentamiento dedica demasiado de la superficie del tubo a la
producción de sobrecalienta, reduciendo eficacia del sistema. En casos extremos
puede conducir para arrollar helar; puede también hacer el compresor recalentarse,
posiblemente acortando su vida de servicio.
3.5. ACCESORIOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACION.
Este periodo discute varios accesorios usados en el sistema de refrigeración
comodidad-que se refresca, incluyendo: Válvula de solenoide, línea-liquida secadora
del filtro, humedad-indicando el cristal de la vista, la línea filtro de succión, el
silenciador caliente del gas, la válvula de cierre y el puerto del acceso.
59
La válvula de solenoide se utiliza para parar el flujo del refrigerante dentro del
sistema.
Figura 17 Válvula solenoide.
Línea-liquido secadora del filtro evita que la humedad y la materia extranjera
dañen las válvulas o el compresor.
Figura 18 Línea liquida del filtro.
60
Mirilla de cristal que indica la humedad permite que el operador observe la
condición del refrigerante dentro de la línea liquida antes que incorpore el dispositivo
de la expansión.
Figura 19 Mirilla de cristal.
Línea filtro de succión protege el compresor contra materia extranjera en la línea
de succión.
Figura 20 Tipos de filtro de succión.
61
Componentes del sistema de refrigeración.
Figura 21 Disposición de accesorios del sistema de refrigeración mecánica.
62
3.6 ANTECEDENTES DE LOS COMPRESORES.
Se han escrito muchos artículos sobre las causas principales de las fallas mecánicas
relacionadas a los compresores de refrigeración. Desarmando un compresor y
analizando sus partes, un técnico puede típicamente determinar la falla dentro de
cinco categorías:
1. Retorno de liquido – El refrigerante liquido vuelve al compresor mientras
que este está en funcionamiento.
2. Arranque inundado – El compresor arranca con liquido en el casco o en el
cárter.
3. Recalentamiento – La temperatura de la línea de descarga tomada sobre
la tubería a 6 pulgadas (15 cm.) de la válvula de servicio de descarga
excede los 225 °F (107 °C).
4. Golpe de liquido – Compresión del liquido.
5. Perdida de la lubricación – La cantidad de aceite que sale del compresor
es mayor que la cantidad de aceite que retorna al compresor.
Saber en cuál de estas categorías entra un compresor con fallas puede ayudar a los
técnicos a resolver el problema antes de instalar otro compresor. Este conocimiento
de fallas resulta crucial para detener la cadena de posibles fallas repetitivas.
Recordemos que el compresor es el mecanismo más importante dentro de un
sistema de refrigeración.
Las estadísticas de fallas que guardan los fabricantes de compresores muestran
63
que la mayoría de estas se manifiestan en los compresores de reemplazo. Esto
indica claramente que la causa que origino el daño del compresor original continua
ahí sin ser resuelta.
La mayoría de las fallas de los compresores se debe a deficiencias del sistema en el
que están siendo aplicados. Estas deficiencias deben ser minuciosamente
identificadas y corregidas, para que la falla no ocurra en el compresor ni en uno de
reemplazo.
La inspección completa del compresor es imprescindible, ya que revela el origen del
problema y en consecuencia, indica las correcciones que deben hacerse en el
sistema. Por ejemplo el retorno del refrigerante liquido se manifiesta mientras el
compresor está en funcionamiento. El refrigerante líquido se mezcla con el aceite
alterando su capacidad de lubricar convenientemente.
En compresores semi-hermeticos o reciprocantes, refrigerados por aire, la falla
puede hacerse evidente al observar un desgaste pronunciado en los anillos del
pistón mismo, producido por el ―lavado‖ de las paredes de los cilindros ante la
presencia del liquido refrigerante.
En el caso de un compresor refrigerado por refrigerante, el refrigerante liquido que
este retornando al compresor se alojara en el fondo del cárter. La bomba de aceite
tomara una mezcla de aceite rica en refrigerante y la bombeara a los bujes calientes
del cigüeñal. El calor vaporizara el refrigerante presente en la mezcla destruyendo la
película lubricante, lo cual generara rose de metal contra metal y el consiguiente
desgaste. Este desgate se manifestara en forma progresiva, haciéndose mas
pronunciado en los bujes que estén más calientes y que son los más cercanos al
motor.
64
3.7. PROCESO DEL SISTEMA DE REFRIGERACION.
Figura 22 Sistema de refrigeración mecánica.
3.8. CICLO DE REFRIGERACION.
En el gráfico siguiente se superponen un esquema de un sistema de refrigeración y
un gráfico de Mollier para destacar la correlación que existe entre ambos cuando se
identifican los procesos que se llevan a cabo en cada uno de los cuatro
componentes principales de un sistema de refrigeración con los puntos
característicos que identifican cada uno de los pasos en el diagrama de Mollier.
65
Diagrama de un ciclo básico de refrigeración
Figura 23 Diagrama de Mollier y los elemento principales en un ciclo de refrigeración.
Debemos recordar que el objeto de un proceso de refrigeración es extraer calor de
los materiales: alimentos, bebidas, gases y de cualquier otro material que deseemos
enfilar, valiéndonos de los principios de la física como del conocimiento del ingenio
humano sobre el comportamiento de los fluidos y materiales desarrollados durante el
avance de la tecnología.
Como su nombre, ciclo, lo indica, se trata de un proceso cerrado en el cual no hay
pérdida de materia y todas las condiciones se repiten indefinidamente.
66
Dentro del ciclo de refrigeración y basado en la presión de operación se puede dividir
el sistema en dos partes:
• Lado de alta presión: parte del sistema que está bajo la presión del condensador.
• Lado de baja presión: parte del sistema que está bajo la presión del evaporador. El
proceso básico del ciclo consta de cuatro elementos.
Lado de alta presión.
Compresor: (1-2) comprime el refrigerante en forma de gas sobrecalentado. Este es
un proceso a entropía constante y lleva el gas sobrecalentado de la presión de
succión (ligeramente por debajo de la presión de evaporación) a la presión de
condensación, en condiciones de gas sobrecalentado.
Dispositivo de expansión: (5-6) es el elemento que estrangula el flujo del líquido
refrigerante para producir una caída súbita de presión obligando al líquido a entrar en
evaporación. Puede ser una válvula de expansión o un tubo de diámetro muy
pequeño en relación a su longitud [capilar].
Lado de baja presión.
Evaporador: (6-7) suministra calor al vapor del refrigerante que se encuentra en
condiciones de cambio de estado de líquido a gas, extrayendo dicho calor de los
productos o del medio que se desea refrigerar.
El evaporador debe ser calculado para que garantice la evaporación total del
refrigerante y producir un ligero sobrecalentamiento del gas antes de salir de él,
evitando el peligroso efecto de entrada de líquido al compresor, que puede
observarse como presencia de escarcha en la succión, lo cual prácticamente
representa una condición que tarde o temprano provocará su falla.
67
Cumpliendo el ciclo, el sistema se cierra nuevamente al succionar el refrigerante el
compresor en condiciones de gas sobrecalentado.
Otros dispositivos
Usualmente se insertan a ambos lados de presión (alta/Baja) en el sistema, con fines
de seguridad y de control, varios dispositivos como son:
Filtro secador: su propósito es retener la humedad residual contenida en el
refrigerante y al mismo tiempo filtrar las partículas sólidas tanto de metales como
cualquier otro material que circule en el sistema. Normalmente se coloca después del
condensador y antes de la entrada del sistema de expansión del líquido. La
selección del tamaño adecuado es importante para que retenga toda la humedad
remanente, después de una buena limpieza y evacuación del sistema.
Visor de líquido: su propósito es el de supervisar el estado del refrigerante (líquido)
antes de entrar al dispositivo de expansión. Al mismo tiempo permite ver el grado de
sequedad del refrigerante.
Separador de aceite: como su nombre lo indica, retiene el exceso de aceite que es
bombeado por el compresor con el gas como consecuencia de su miscibilidad y
desde allí lo retorna al compresor directamente, sin que circule por el resto del
circuito de refrigeración. Solo se lo emplea en sistemas de ciertas dimensiones.
Existen otros dispositivos que han sido desarrollados para mejorar la eficiencia del
ciclo de refrigeración, tanto en la capacidad de enfriamiento (subenfriamiento), como
en el funcionamiento (control de ecualización); o para proteger el compresor como es
el caso de los presostatos de alta y baja que bloquean el arranque del compresor
bajo condiciones de presiones en exceso o en defecto del rango permitido de
operación segura, e impiden que el compresor trabaje en sobrecarga o en vacío y los
filtros de limpieza colocados en la línea de succión del compresor en aquellos casos
en que se sospeche que el sistema pueda tener vestigios no detectados de
contaminantes.
68
3.9. ELEMENTO PRINCIPAL.
Compresor. Es el dispositivo mecánico en el sistema de refrigeración utilizado para
incrementar la presión y la temperatura del vapor refrigerante. El compresor es el
corazón del sistema de refrigeración. De acuerdo con el tipo de sistema se identifica
al compresor y existen 4 tipos principales.
Figura 24 Tipos de compresores.
3.10. COMPRESOR CENTRIFUGO.
Entre muchas aplicaciones industriales de compresión de gases, también se
emplean compresores centrífugos en refrigeración a gran escala. Su primera
utilización con este fin data de 1922.
Se los emplea principalmente en Chillers de agua helada de grandes instalaciones
de aire acondicionado central de grandes edificios e instalaciones industriales.
Funcionan comprimiendo el gas por fuerza centrífuga impulsado por varios alabes
que giran a alta velocidad y son máquinas de grandes dimensiones.
69
En este tipo de compresor el gas comprimido del impulsor de la primera etapa fluye a
través de los álabes de entrada fijos de la segunda etapa y hacia el interior del
impulsor de la segunda etapa. Aquí, el gas refrigerante se comprime nuevamente,
descargándose a través de los álabes guía variables de la tercera etapa y hacia el
interior del impulsor de la tercera etapa. Una vez que el gas se comprime por tercera
vez, entonces se descarga al condensador.
Figura 25 Compresor centrifugo.
Fi
FIgura 26 Elementos que conforman al compresor centrífugo.
70
Figura 27 Componentes del compresor centrífugo.
3.11. COMPRESOR HELICOIDAL ROTATORIO “TORNILLO”.
El compresor de tornillo consiste en un juego de tornillos helicoidales, que pueden
ser dos o tres, dependiendo del diseño, que giran sincronizadamente, con superficies
de contacto sumamente pulidos, a distancias mínimas una de otras, separadas por la
película de lubricante y que, en virtud del giro, crean una diferencia de presión entre
un extremo y el otro de las helicoides, con lo cual se comprime el gas refrigerante.
Su aplicación principal es en equipos de gran tamaño, principalmente chillers y
requieren de un cuidadoso mantenimiento, para asegurar ausencia de vibraciones
por cojinetes o rodamientos y una presión de lubricación constante para asegurar la
correcta compresión del gas.
71
Figura 28 Compresor de tornillo.
Cada compresor tiene solamente cuatro piezas principales; dos rotores que
proporcionan la compresión, las válvulas masculinas y femeninas del carga-control.
El rotor macho se une al motor hembra es conducido por el rotor masculino. Los
rotores y el motor son apoyados por los cojinetes.
Figura 29 Compresor helicoidal – rotatorio ―tornillo‖.
72
No hay contacto físico entre los rotores y la cubierta del compresor. Los rotores
entran en contacto con el punto donde ocurre la acción de los rotores. El aceite se
inyecta en los rotores del compresor, cubriendo los rotores y el interior de la cubierta
del compresor. Aunque este aceite proporciona la lubricación al rotor, su propio
primario es sellar los espacios de la separación entre los rotores y la cubierta del
compresor. Un sello positivo entre estas piezas internas realiza la eficacia del
compresor limitando la salida entre las cavidades de las presiones.
Figura 30 Componentes del compresor de tornillo.
Figura 31 Acción y balance de las fuerzas radiales (izq.) y axiales (der.).
73
El compresor rotatorio helicoidal es un dispositivo positivo de la dislocación. El vapor
refrigerante del evaporador se dibuja dentro de la abertura de la succión el
compresor (estado 1), a través de una pantalla del tamiz de la succión a través del
motor (que proporciona el motor que se refresca) y en el producto de los rotores
compresores. El gas después se comprime y se descarga a través de una válvula de
check y en la línea de descarga (estado 2).
Figura 32 Comportamiento del vapor refrigerante en la admisión y la descarga.
3.12. COMPRESOR SCROLL.
Los compresores ―scroll‖ consisten en dos espirales metálicos montados de tal
manera que uno orbita excéntricamente manteniendo permanentemente una línea
de contacto tangente con el otro espiral fijo. Esta línea de contacto se desplaza
desde el extremo externo de ambas espirales hacia el centro, donde se encuentra la
descarga. Este desplazamiento de la línea de contacto empuja una masa de gas
desde la succión, ubicada junto al borde externo hacia la descarga que, como ya
dijimos se ubica en el centro geométrico de ambas espirales, comprimiéndolo pues el
volumen decrece a medida que los radios de las espirales disminuyen. Como el
movimiento es rotativo y continuo, es silencioso y están siendo empleados con
74
ventajas en aire acondicionado en sistemas domésticos.
Figura 33 Compresor scroll.
La operación de este compresor es la siguiente; el gas de la succión se dibuja dentro
del compresor, el gas entonces pasa con el boquete entre el rotor y el estator
refrescando el motor, antes de que entre en la cubierta del compresor. Aquí la
velocidad del gas se reduce, causando una separación el aceite arrastrado de la
corriente del gas. El gas entonces incorpora el comportamiento del producto, que
cerca las volutas.
75
Figura 34 Características del compresor scroll.
Finalmente, el gas de la succión se estira dentro del montaje de la voluta donde se
comprime y se descarga en la cubierta del compresor. La cubierta de este compresor
actúa de forma similar a un silenciador de gas caliente que humedece las
pulsaciones antes de que el gas incorpore la línea de descarga. La voluta superior es
fija y las orbitas de la voluta del fondo. Cada voluta tiene paredes en una forma
espiral.
Figura 35 Componentes y desarrollo del movimiento del compresor scroll.
76
Figura 35 Comienzo del movimiento de rotación y fase de admisión.
Fases
El compresor scroll tiene dos volutas. La voluta superior es fija y la orbita de la voluta
del fondo. Cada voluta tiene paredes en una forma espiral que interactúan.
Admisión. Primera orbita. Como la voluta del fondo se mueve en orbita alrededor, se
forman y se incluyen dos bolsillos de gas refrigerantes.
Compresión. Segunda orbita. El gas refrigerante mientras que el volumen se reduce
más cercano al centro de la voluta.
Descarga. Tercer orbita. El gas se comprime más lejos y se descarga a través de un
puerto pequeño en el centro de la voluta fija.
77
Figura 36 Fases de trabajo del compresor scroll.
78
3.13. COMPRESOR RECIPROCANTE TIPO ABIERTO.
Existen tres diseños básicos de compresores reciprocantes para refrigeración, el
abierto, el semihérmetico, y el hermético.
El compresor de tipo abierto es impulsado por una fuente de energía externa,
generalmente un motor eléctrico. El impulsor está acoplado a la flecha del compresor
por medio de un cople flexible. Dado que la flecha sobresale por la caja del
compresor, se utiliza un sello de anillo de anillo de carbón para sellar la abertura.
Figura 37 Elementos del compresor de tipo abierto.
3.14. COMPRESORES RECIPROCANTES TIPO SEMI-HERMÉTICO.
El compresor semi-hermético tiene al motor impulsor sellado dentro de la caja del
compresor. El motor se localiza en la corriente de gas de succión, donde se enfría
con el paso del gas. El término ‗semi-hermético‘ significa que la caja sellada puede
abrirse para ajustar o reparar el compresor o el motor.
79
Figura 38 Elementos del compresor semi-hermético o reciprocante, observe el motor
impulsor.
Los compresores semiherméticos pueden considerarse como los más usados,
después de los herméticos. Su precio es bastante más alto y se emplean en aquellas
aplicaciones de servicio extra pesado donde las expectativas de mantenimiento
frecuente son inevitables y como consecuencia de ello se considere que pueda
resulta menos costoso reparar un compresor semihermético que sustituir un
hermético. Su principal ventaja es que son reparables y existen repuestos de fábrica
o de terceros para su mantenimiento.
Figura 39 Compresor semihermético.
80
3.15. COMPRESORES RECIPROCANTES TIPO HERMÉTICO.
Este componente, conocido también como unidad sellada, compresor o simplemente
(e impropiamente así llamado) ―motor, consiste en un conjunto compresor - motor,
ensamblados bajo estrictas normas de limpieza y con tolerancias y ajustes de alta
precisión y sujetos dentro de una carcasa soldada herméticamente la cual es
previamente configurada habiéndose soldado eléctricamente a ella: un conector
eléctrico de tres pines para la alimentación de las bobinas de marcha, arranque y
común del motor; y unidos por soldadura fuerte un mínimo de tres (y un máximos de
cinco) tubos destinados a conectar el compresor con el sistema de refrigeración en
que vaya a ser empleado.
Figura 40 Compresor reciprocante tipo hermético.
Además de los compresores herméticos reciprocantes o alternativos descritos,
empleados en refrigeración doméstica y comercial de capacidad reducida, existen un
amplio surtido de compresores diseñados para adaptarse a diversas necesidades y
condiciones de utilización, tales como: compresores herméticos reciprocantes o
alternativos de motor trifásico, de más de un cilindro; compresores herméticos
rotativos; compresores semiherméticos - enfriados por aire o enfriados por
refrigerante - mono o multicilíndricos - de válvulas de lámina o de disco; compresores
accionados por polea; compresores helicoidales ―scroll‘ - de uno o dos rotores; solo
para mencionar los más conocidos. El diseño del compresor completamente
hermético es de manera similar al semi-hermético, el compresor y los componentes
están contenidos en una sola caja. La diferencia está en que el motor y el compresor
hermético se encuentran dentro de un casco inaccesible, o ‗cubierta metálica‘.
81
Figura 41 Elementos que conforman al compresor hermético.
Principio de operación de los compresores reciprocantes.
Principios de operación de todos los compresores reciprocantes son
fundamentalmente los mismos. El gas de succión del evaporador entra al compresor
por la abertura de succión y pasa inmediatamente a través de las mallas filtradoras.
Las mallas separan del flujo al aceite lubricante y refrigerantes líquido que pudieran
venir mezclados. Como el compresor reciprocante está diseñado para bombear
solamente vapor de refrigerante, se deben eliminar estas gotas para evitar daños a
las válvula del compresor.
Figura 42 Partes principales del compresor reciprocante.
82
Carrera de admisión.
El gas de admisión, ya libre de aceite y de refrigerante, se acerca a los cilindros. En
la carrera de admisión del pistón, la presión en el cilindro cae por debajo de la
presión de succión. Esta diferencia de presión hace que la válvula de succión se
abra, permitiendo que el gas de succión entre al cilindro.
Figura 43 Comportamiento del cilindro en la fase de admisión.
Carrera de compresión.
La carrera de compresión del pistón aumenta la presión en el cilindro. Cuando la
presión en el cilindro sobrepasa la presión de succión, la diferencia de presión que
ejercen los resortes de la válvula, hacen que la válvula de succión se cierre. Así el
gas queda atrapado entre la parte superior del pistón y la válvula de descarga.
Figura 44 Comportamiento de las válvulas de admisión y descarga durante la fase de
compresión.
83
Carrera de compresión.
Cuando la presión en el cilindro sobrepasa la presión de descarga, la válvula de
descarga se abre, permitiendo que el gas comprimido entre al espacio de descarga
de donde sale del compresor por la abertura de descarga. Este arreglo de válvulas
es típico de ciertos modelos de compresores.
Figura 45 Desplazamiento del cilindro y descarga de los gases en la fase de
compresión.
3.16. ANTECEDENTES DE LOS REFRIGERANTES.
La refrigeración es una técnica que se ha desarrollado con el transcurso del tiempo y
el avance de la civilización; al igual que la mayoría de tas ciencias y técnicas, ha sido
el resultado de las necesidades que la misma sociedad va creando a medida que
avanzan los inventos en diferentes campos.
La refrigeración contribuye a elevar el nivel de vida de los pueblos de todos los
países. Los avances logrados en refrigeración en los últimos años son el resultado
del trabajo conjunto de técnicos, artesanos, ingenieros, hombres de ciencia y otros
que han unido sus habilidades y conocimientos.
La base sobre la que se fabrican nuevas sustancias y materiales la suministra la
84
ciencia. Estos conocimientos son aplicados al campo de la refrigeración por aquellos
que diseñan, fabrican, instalan y mantienen equipos de refrigeración.
Las aplicaciones de la refrigeración son muy numerosas, siendo unas de las más
comunes la conservación de alimentos, acondicionamiento ambiental (tanto de
temperatura como de humedad), enfriamiento de equipos y últimamente en los
desarrollos tecnológicos de avanzada en el área de los ordenadores.
Gases refrigerantes.
Los refrigerantes son los fluidos de transporte que conducen la energía calorífica
desde el nivel a baja temperatura al nivel a alta temperatura donde pueden ceder su
calor.
Los atributos que deben considerarse en los sistemas de compresión de vapor son:
• El punto de ebullición normal.
• El punto de condensación normal.
Ambos deben encontrarse a temperaturas y presiones manejables y seguras para
reducir los riesgos de entrada de aire al sistema. Adicionalmente, el punto crítico
debe ser lo más alto posible para hacer más eficiente el proceso de evaporación.
3.17. PROPIEDADES DE UN REFRIGERANTE.
Las propiedades térmicas deseadas en los refrigerantes son:
• Presiones convenientes de evaporación y condensación.
• Alta temperatura crítica y baja temperatura de congelamiento.
• Alto calor latente de evaporación y alto calor específico del vapor.
85
• Baja viscosidad y alta conductividad térmica de la película.
Otras propiedades deseables son:
• Bajo costo.
• Químicamente inerte bajo las condiciones de operación.
• Químicamente inerte con los materiales con que esté construido el sistema
de
refrigeración.
• Bajo riesgo de explosión solo o al contacto con el aire.
• Baja toxicidad y potencial de provocar irritación.
• Debe ser compatible y parcialmente miscible con el aceite utilizado en el
sistema.
• Las fugas deben ser detectadas fácilmente.
• No debe atacar el medio ambiente ni actuar como agente catalizador que
deteriore el equilibrio ecológico.
Los refrigerantes más usados son nombrados por una R y tres cifras:
86
• A la primera cifra se le suma 1 para obtener el número de átomos de
carbono
que contiene la molécula.
• A la segunda se le resta 1 para obtener el número de átomos de Hidrógeno.
• La tercera se refiere al número de átomos de Flúor.
• El resto de valencias salvo que se indique lo contrario queda cubiertas con
cloro.
Por ejemplo la fórmula del R-245 sería:
Carbono: 2 + 1 = 3 átomos
Hidrógeno: 4 – 1 = 3 átomos
Flúor: 5 átomos
El resto de valencias cubiertas con cloro no existen.
Cuando solo aparezcan dos cifras se entiende que la primera no escrita será cero.
Así tendríamos:
R-11
Carbono: 0 + 1 = 1 átomos
87
Hidrógeno: 1 – 1 = 0 átomos
Flúor: 1 átomos
Resto: Cloro
3.18. REFRIGERANTES DE LA FAMILIA DE LOS HIDROCARBUROS
HALOGENADOS.
Existen en la actualidad tres tipos de refrigerantes de la familia de los hidrocarburos
halogenados:
CFC: (Flúor, Carbono, Cloro), Clorofluorocarbono totalmente halogenado, no
contiene hidrógeno en su molécula química y por lo tanto es muy estable, esta
estabilidad hace que permanezca durante largo tiempo en la atmósfera afectando
seriamente la capa de ozono y es una de las causas del efecto invernadero.(R-11, R-
12, R-115). Esta prohibida su fabricación desde 1995.
HCFC: (Hidrógeno, Carbono, Flúor, Cloro), Es similar al anterior pero con átomos de
hidrógeno en su molécula. La presencia de Hidrógeno le confiere menos estabilidad,
en consecuencia, se descompondrá en la parte inferior de la atmósfera y no llegará a
la estratosfera. Posee un potencial reducido de destrucción de la capa de ozono. Su
desaparición está prevista para el año 2015. (R-22).
HFC: (Hidrógeno, Flúor, Carbono), Es un Fluorocarbono sin cloro con átomos de
hidrógeno sin potencial destructor del ozono dado que no contiene cloro. (R-134a,
141b).
Los nuevos refrigerantes (HFC) tenderán a sustituir a los CFC y HCFC:
88
USO O SERVICIO CFC/HCFC HFC
Limpieza R-11 R-141b
Temperatura media R-12 R-134a/R-409
Baja temperatura R-502 R-404/R-408
Aire Acondicionado R-22 R-407c
Tabla 1 Refrigerantes y su temperatura de servicio.
Los refrigerantes pueden ser puros o mezcla de diferentes gases, las mezclas
pueden ser azeotrópicas o no azeotrópicas.
Las mezclas azeotrópicas están formadas por tres componentes y se comportan
como una molécula de refrigerante puro. Empiezan por 5 (R-500, R-502).
Las mezclas no azeotrópicas están formado por varios componentes pero la mezcla
no se comporta como una molécula de refrigerante puro. Por lo tanto la carga de
refrigerante que funciona con estos gases se ha de realizar siempre por líquido ya
que cada gas se comporta diferente en estado gaseoso. Empiezan por 4 (R-404, R-
408, R-409). Aparte este tipo de mezclas tiene deslizamiento, lo que quiere decir que
a la misma presión la temperatura es diferente si está en estado gaseoso o en
estado líquido. Este deslizamiento puede ser desde 1º hasta 7ºC.
Estos gases no son tóxicos en estado normal pero desplazan el oxígeno
produciendo asfixia. Cuando están es contacto con llamas o cuerpos incandescentes
el gas se descompone dando productos altamente tóxicos y capaces de provocar
efectos nocivos en pequeñas concentraciones y corta exposición.
Los refrigerantes que empiezan por 7, indican que son fluidos inorgánicos. Por
ejemplo, el amoniaco (NH 3 ) que se denomina R-717 o el R-744 que es el
89
anhídrido carbónico (CO 2 ), el R-764 es el anhídrido sulfuroso (SO 2 ).
Los que empiezan por 6 son los isobutano como el R-600, se emplean en
instalaciones domésticas. Son altamente inflamables.
Refrigerantes más usados y características.
R11 [CFC11], (punto de evaporación 23,8°C), empleado en chillers
centrífugos y como agente espumante. SAO, cuya producción y empleo está
actualmente siendo eliminado progresivamente.
R12 [CFC12], (punto de evaporación – 29,8°C), se le ha empleado desde su
desarrollo en una amplia variedad de sistemas de refrigeración y A/A;
conocido como: Forane 12, Isotrón 12, Genetrón 12, Freón 12 o simplemente
refrigerante F12; SAO, cuya producción y empleo está actualmente siendo
eliminado progresivamente.
R22 [HCFC22], (punto de evaporación -40,8°C), empleado en A/A residencial.
Si bien su PAO es menor que el de los CFC, su producción y empleo
comenzará a reducirse a partir de 2016 y eliminada después de 2040.
R502, mezcla azeotrópica de R22 (48,8%) y R115 (51,2%), (punto de
evaporación 45,4°C), empleado en refrigeración industrial de baja
temperatura. Ya casi no se lo utiliza debido a su escasez. Ha sido sustituido
por otras mezclas con menor PAO.
R717 [NH3], amoníaco, (punto de evaporación - 33°C) se ha usado desde un
principio en una amplia gama de aparatos y sistemas de refrigeración y
recientemente se le sigue empleando en grandes instalaciones industriales y
comerciales. Es tóxico, de acción corrosiva sobre las partes de cobre, zinc o
sellos que contengan estos metales; tiene elevado calor latente de
90
evaporación, y relación de presión-volumen específico, convenientes.
R744, [CO2] dióxido de carbono, (punto de evaporación -78.5°C) fue usado
mucho tiempo como refrigerante seguro; la exposición en recintos cerrados no
es peligrosa a bajas concentraciones, pero tiene el inconveniente de requerir
elevadas presiones.
R764, [SO2] dióxido de azufre, (punto de evaporación -10°C) sólo se usó en
pequeños equipos de refrigeración. Es muy irritante y corrosivo y su uso en
grandes instalaciones resulta peligroso. Por tal razón su uso fue
discontinuado.
R40, [CH3CI] cloruro de metilo, también conocido como clorometano o
monoclorometano, (punto de evaporación -23.8°C) fue usado en unidades de
aire acondicionado pequeñas y medianas. Es altamente inflamable
(temperatura de ignición 632 de uso altamente peligroso, anestésico en
concentraciones del 5 al 10% por volumen y fue reemplazado por los CFC y
HCFC. Pequeñas cantidades de humedad en el sistema producen
congelamiento en la válvula de expansión.
3.19. PROPIEDADES DE LOS GASES.
Para comprender bien un sistema de refrigeración es necesario conocer las
propiedades fundamentales de los gases refrigerantes empleados. Las propiedades
de presión, temperatura y volumen se dan par conocidos. Otras propiedades
termodinámicas definidas son:
Energía interna: está identificada como U y se expresa como BTU/libra, o Kcal/kg. Es
producida por el movimiento y configuración de las moléculas, los átomos y las
partículas subatómicas. La parte de energía producida por el movimiento de las
moléculas es llamada energía sensible interna y se mide con el termómetro y la
energía producida por la configuración de los átomos en las moléculas es
91
denominada calor latente y no se puede medir con termómetro.
• Entalpía: está identificada como una h y se expresa en BTU/libra, o Kcal/kg. Es el
resultado de la suma de la energía interna U y el calor equivalente al trabajo hecho
sobre el sistema en caso de haber flujo. En estado estacionario es igual al calor total
contenido o Q.
• Entropía: está identificada como s y se expresa en BTU/°F o Kcal/°C*kg. El cambio
de entropía es igual al cambio de contenido de calor dividido por la temperatura
absoluta Tk.
3.20. RECUPERACIÓN Y RECICLAJE DE REFRIGERANTES.
Cada día es más importante la recuperación y el reciclaje de los refrigerantes, para
evitar las emisiones de gases afectan al medio ambiente.
Para eso se emplean unidades de recuperación que extraen el gas de la instalación,
lo deshidratan y extraen el aceite. Después este gas se puede emplear otra vez o
almacenarse para su destrucción en el caso de los CFC.
Estos equipos llevan un pequeño compresor hermético, normalmente rotativo,
además de los separadores de aceite y los filtros separadores, cuando más grande
más rápido extrae el refrigerante y más pesado.
Para evitar la liberación innecesaria de CFC‘s a la atmósfera, hoy en día existen una
extensa variedad de máquinas recuperadoras de diferentes modelos y marcas. Las
hay de dos tipos: las unidades de recuperación, que recuperan o remueven el
refrigerante; y las unidades de recuperación 7 reciclado (R y R), que recuperan y
reciclan el producto.
92
Existen dos métodos principales para la recuperación: en fase vapor y fase líquida,
aunque algunas unidades pequeñas utilizan cilindros de recuperación, que permiten
remover simultáneamente refrigerante líquido y vapor.
A continuación veremos una lista proporcionada por DuPont® de aquellos
refrigerantes utilizados en la instalación de acondicionamiento de aire y refrigeración
estacionaria.
REFRIGERANTE APLICACIÓN
Para reemplazar R-12 y R-500Para reemplazar R-12 y R-500
Refrigerantes de servicio (HCFC)
Marca
Suva® MP39 (R-401)
Suva® 409A (R-409A)
Suva® MP66 (R-401B)
Reemplaza a R-12 – Temp. Media / Baja (mejor arriba de -26.11°C evap. (-15°F).
Reemplaza a R-12 – Temp. Media / Baja (mejor arriba de -26.11°C evap. (-15°F).
Reemplaza a R-500. Reemplaza a bajas temperaturas a R-12 para una mayor capacidad mejor debajo de -26.11°C (-15°F evap.).
A largo plazo (HFC)
Suva® 134ª (R-134ª)
En equipos nuevos y reemplazos a R-12 a Temp. Media.
Tabla 2 Selección para los refrigerantes marca Suva® (Equipo estacionario)
93
REFRIGERANTE APLICACIÓN
Para reemplazar R-500
Refrigerantes de servicio (HCFC)
Marca
Suva® HP80 (R-402A)
Suva® 408A (R-408A)
Suva® HP81 (R-402B)
Reemplaza a R-502, todas temperaturas.
Reemplaza a R-502, todas temperaturas.
Reemplaza a R-500, aplicaciones limitadas.
Largo plazo (HFC)
Suva® HPC62 (R-404ª)
Suva® 507 (R-507)
En equipos nuevos y reemplaza a R-502, todas temperaturas.
En equipos nuevos y reemplaza a R-502, todas temperaturas.
Para reemplazar R-13, R-503 y R-23
A largo plazo (HFC)
Suva® 95 (R-508B)
En equipos nuevos y reemplazos debajo de -40°F (-40°C).
Tabla 3 Selección para los refrigerantes marca Suva® (Equipo estacionario).
REFRIGERANTE APLICACIÓN
Para reemplazar R-22
A largo plazo (HFC)
Suva® 407
Suva® 410ª (R-410A)
Equipos nuevos y reemplazo en aire acondicionado y bombas de calor. Conocido anteriormente como refrigerante Suva® 900.
Únicamente para equipos diseñados para 410ª.
Aire Acondicionado y bombas de calor.
Anteriormente conocido como refrigerante Suva® 9100.
Para reemplazar R-11
Suva® 123
Para enfriadores de baja presión, se pueden requerir modificaciones de ingeniería.
Tabla 4 Selección para los Refrigerantes marca Suva® (Equipo estacionario).
94
Procedimiento para disponer y manejar adecuadamente los cilindros
retornables de los refrigerantes.
Abrir lentamente las válvulas.
Protegerlos de la oxidación durante el almacenamiento.
Verificar que la etiqueta concuerde con el código de color.
No manipular indebidamente los dispositivos de alivio de presión.
No dejar caer, marcar o abusar mecánicamente de los recipientes.
No usar cilindros desechables como tanques de aire.
No forzar las conexiones.
No calentar arriba de 52°C (125°F).
En el caso del manejo seguro de los refrigerantes Suva® de DuPont® se
desarrollaron como reemplazos efectivos, seguros de los CFC‘s y HCFC-22. Estos
refrigerantes alternos dan un servicio similar, y a menudo superior, comparado con
los CFC‘s y HCFC-22, además resultan amables con el ambiente.
Al igual que los refrigerantes a los que reemplazan, los refrigerantes Suva® son de
uso seguro cuando se manejan apropiadamente. Sin embargo, cualquier refrigerante
puede causar daño, he incluso la muerte por un manejo inadecuado. Antes de usar
cualquier refrigerante, refiérase a su hoja de datos sobre seguridad de materiales
(MSDS) por sus siglas en ingles. Para tener información adicional sobre la seguridad
de los refrigerantes marca Suva®.
3.21. LOS GASES Y SU CAMBIO DE ESTADO.
Los cambios termodinámicos de un estado a otro tienen lugar de varias maneras,
que se denominan procesos:
• Adiabático: es aquel en el cual no hay entrada ni salida de calor. El proceso
dde expansión de un gas comprimido se entiende como adiabático porque se
efectúa muy rápido.
95
• lsotérmico: el cambio se efectúa a temperatura constante durante todo el
proceso.
• Isentrópico: el cambio se efectúa a entropía constante.
• Politrópico: el cambio se efectúa según una ecuación exponencial.
96
CAPÍTULO 4. CÁLCULO Y DISEÑO DE UNA CÁMARA DE
REFRIGERACIÓN.
4.1. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA.
4.1.1 Ubicación
El almacén frigorífico se ubicara en la ciudad de Puebla. Situada en 17 Poniente
2302 Col. Santiago C.P. 72410. Con la razón social ―Procesadora de Alimentos Cima
S.A. de C.V. Para el cálculo de la carga térmica se deben considerar las condiciones
climatológicas de este estado.
Figura 47 Imagen mostrando ubicación de la empresa.
97
4.1.2. Descripción de las necesidades del cliente. ―Procesadora de alimentos cima ― tiene la necesidad de almacenar en un tiempo de
máximo 2días su producto: pastel, para su distribución a la cadena de restaurantes
donde tiene sus pedidos razón por la cual tiene una sola dimensión su producto
50x40x6cm y con un peso de 6kg.
Cuenta con un espacio de 540m2 donde se destinará aproximadamente 90m2 para el
cámara frigorífica, en el espacio designado cuenta con puerto de carga para la salida
de el producto. La altura de la cámara frigorífica deberá ser del espacio disponible en
el lugar este es de 3.70m. El piso que se en cuenta en el lugar es de firme que será
removido para la preparación del aislante del piso de la cámara. El lugar es techado
sin embargo en el calculo se tomara en cuenta la corrección de temperatura por la
radiación solar debido a que el cliente así lo pide por posibles cambios en la
ubicación o distribución en la empresa .
Conciente de la perdida del frió ―procesadora de alimentos cima ― requiere de solo 3
personas que entren y salgan de la cámara, así como de tener los hornos en un
lugar alejado del lugar asignado.
4.1.3. Descripción de los datos para la solución.
Las personas involucrada en los cálculos de la transferencia de calor necesitan
información con el propósito de proporcionar con exactitud la carga térmica de una
necesidad de refrigeración especifica .Cuando se cuenta con información mas
completa obtendrán los mejores resultados de calculo un buen calculo en el primer
paso para asegurar la selección adecuada del equipo de refrigeración en un proyecto
y debe incluir lo siguiente:
98
Descripción de datos generales
1. Ubicación.
2. Producto.
3.Temperatura de almacenaje
4.Flujo de recepción
5.Condiciones Exteriores de diseño
Se han llevado a cabo intensos estudios de los informes de la Oficina Meteorológica
durante muchos años, para poder establecer temperaturas de diseño exterior
aceptable. La ganancia de calor procedente de los rayos del sol constituye el factor
principal de radiación en la carga de refrigeración .En caso de que las paredes del
espacio estén expuestos al sol, se deberá aumentar la diferencia de temperatura
según los factores indicados en la TABLA 11
6. Aislamiento Térmico:
El coeficiente Indica la ganancia de calor en BTU por 1°F por pie2 por 24 horas
Poliuretano Expandido )TABLA 5
;lg
2 Fhrpie
puBTUk
7. Coeficiente de convección:
El coeficiente Indica la ganancia de calor en BTU por 1°F por pie2 por 24 horas
Fhrpie
BTUhi
26.1
Fhrpie
BTUhe
26
8. Temperatura de entrada del producto:
99
9. Capacidad de almacenaje volumétrica:
3
)(
)()2()arg(pie
metro
pieAltoAnchooLCapacidad
10. Espesor: Te ;5
1
14. Dimensiones de cámara:
4.1.4. Descripción de los cálculos para la solución.
Coeficiente de total de transferencia de calor
Intensidad total de transferencia de calor a través de un material o miembro
estructura compuesto por paredes paralelas.
Fhrpie
BTU
hek
e
hi
211
1U
donde
U = coeficiente de transferencia de calor
e = espesor del aislante
hi = Coeficiente de conveccion o de película interior 1.65 (ASHRAE)
k = conductividad térmica del material de aislamiento
he =Coeficiente de conveccion o de película exterior 6 (ASHRAE)
100
Transferencia de calor con el exterior .
Para fines de calculo de la cámara el calor trasferido a través de una pared dada
puede calcularse mediante la ecuación básica de la transferencia de calor:
TUAQ
Donde :
A = Área de transmisión de calor (pie2)
Q = Transferencia de calor (BTU/hr)
U = coeficiente de transferencia de calor total (BTU/hr- pie2-°F)
T =Diferencia de temperatura de diseño exterior y la temperatura de diseño del
espacio refrigerado . En caso de que las paredes del espacio estén expuestos al sol,
se deberá aumentar la diferencia de temperatura según los factores indicados en la
TABLA 11
Carga debida al Producto.
La carga debida al producto, es la cantidad de calor que hay que extraerle al
producto para bajar su temperatura hasta la temperatura del cuarto refrigerado. La
carga total del producto será la suma de los diversos tipos de carga que existan para
el caso particular.
TCmQPS
.
hr
BTUFF
Flb
BTU
hr
lbS
Q
Donde:
Qs =Carga debida al producto
.m = Gasto másico del producto al entrar ala cámara frigorífica
Cp = calor especifico arriba del punto de congelación.
T = Diferencia de temperaturas de la temperatura exterior a la temperatura de
almacenaje.
101
9. Infiltración
Cualquier cantidad de aire que penetre en el espacio refrigerado debe reducirse a la
temperatura de almacenamiento aumentando así la carga de refrigeración. Para uso
intenso multiplicar por 2
Q = Volumen interior de
la camara en pies3 x
Numero de cambios de
aire en 24hrs según
ASHRAE TABLA 9
x
Calor que se debe eliminar al
aire que entra hasta la cámara
(BTU/pies3)ASHRAE
(TABLA10)
10. Carga de motores
Cualquier energía eléctrica a motores ubicados en el interior de un espacio
refrigerado sufrirá una transformación. Toda la energía eléctrica convertida en
energía mecánica se trasformara en energía calorífica.
Para la carga térmica por motores tomamos en cuenta seis motores de los dos
evaporadores.
Q = num. De
motores x
Capacidad de motores eléctricos
de evaporadores en HP x
Cte. De disipación de
calor según ASHRAE en
BTU/hp-hr (TABLA 6)
Alumbrado.
Toda la energía eléctrica disipada directamente en el espacio refrigerado, como
luces calefactores, se convierten en calor y deben incluirse den la carga térmica. Un
watt-hora es igual a 3.41BTU
Q = Área interior de la
cámara en pies2 x 1watt/pie2 x
3.41 BTU/hr-watt
(cte. de conversión de unidades)
Carga de personal
El cuerpo humano disipa constante mente calor y humedad .
Q =
Num. de personas
en el interior de la
cámara
x
Calor disipado por las personas dentro del espacio
refrigerado BTU/HR según ASHRAE (TABLA 7)
102
4.1.5. Datos para el cálculo de cámara de refrigeración.
1. Ubicación: Puebla, Puebla.
2. Producto: Pastel.
3. Temperatura de almacenaje: 4°C (39.2°F).
4. Flujo de recepción: 2 TM (Toneladas Métricas).
5. Condiciones Exteriores de diseño:
o Temperatura de Bulbo Seco (TBS):28°C (84.2°F)
o Temperatura de Bulbo Humedo (TBH):17°C (62.6°F)
o Humedad Relativa (H.R): 50%
6. Aislamiento Térmico: Poliuretano Expandido
)5(17.0;lg
2 tablak
Fhrpie
puBTUk
7. Coeficiente de conveccion:
Fhrpie
BTUhi
26.1
Fhrpie
BTUhe
26
8. Temperatura de entrada del producto: 28°C (84.2°F).
9. Capacidad de almacenaje volumétrica:
327.740631
331.35375.20965.384.584.9 piem
mmmINT
V
103
10. Espesor:
lg2lg8.154.2
lg18.4429
5
1;
5
1pupu
cm
pucmCCTe
11. Dimensiones de cámara:
Interiores Exteriores
Largo: 9.8384m 10m
Ancho: 5.8384 6m
Alto: 3.6492 3.70m
Puertas
3 abatibles 0.90m x 1.90m
2 corredizas 0.90m x 1.90m
104
4.1.6. Solución.
Figura 48 Dimensiones del almacén frigorífico
Área y Muro
22
22 79.235
1
76.1083.21)6492.3)(6( pie
m
piemmm
cortoA
22
22 65.332
1
76.10492.36)6492.3)(10( pie
m
piemmm
largoA
2
2
22 6.645
1
76.1060)6)(10( pie
m
piemmm
techo y pisoA
Coeficiente de total de transferencia de calor .
Fhrpie
BTU
hek
e
hi
2
079.0
6
1
17.0
2
6.1
1
1
11
1U
105
Transferencia de calor con el exterior
TUAQ
Perpendicular al dibujo
MUROSQ
hr
BTUFF
Fhrft
BTUftQ
NORTE883.8432.392.840796.059.235
2
2
hr
BTUFF
Fhrpie
BTUpie
NORTEQ 883.8432.392.84
20796.0259.235
hr
BTUFF
Fhrft
BTUftQ
NORTE883.8432.392.840796.059.235
2
2
hr
BTUFFF
Fhrft
BTUftQ
SUR389.8812.3922.840796.059.235
2
2
hr
BTUFFF
Fhrpie
BTUpie
SURQ 389.8812.3922.84
20796.0259.235
hr
BTUFFF
Fhrft
BTUftQ
SUR389.8812.3922.840796.059.235
2
2
hr
BTUFFF
Fhrft
BTUftQ
PO468.12972.3942.840796.065.332
2
2
hr
BTUFFF
Fhrpie
BTUpie
POQ 468.12972.3942.84
20796.0265.332
hr
BTUFFF
Fhrft
BTUftQ
PO468.12972.3942.840796.065.332
2
2
hr
BTUFF
Fhrft
BTUftQ
PISO52.12022.396.620796.06.645
2
2
hr
BTUFF
Fhrpie
BTUpie
PISOQ 52.12022.396.62
20796.026.645
hr
BTUFF
Fhrft
BTUftQ
PISO52.12022.396.620796.06.645
2
2
hr
BTUFFF
Fhrft
BTUftQ
TECHO05.2775)2.39(92.840796.06.645
2
2
hr
BTUFFF
Fhrpie
BTUpie
TECHOQ 05.2775)2.39(92.84
20796.026.645
hr
BTUFFF
Fhrft
BTUftQ
TECHO05.2775)2.39(92.840796.06.645
2
2
SUB-TOTAL hr
BTU31.7000
Carga debida al Producto.
2TMRECEPCIÓN DE FLUJO
TCmQPS
.
TCp
Qsm
8 Tabla Flb
BTU0.85
PC
hr
BTUFF
Flb
BTU
hr
lbS
Q 5.70122.392.8485.04.183
hr
lb24hr
1día4400.0lb
TM
lb TMm 4.183
1
22002
.
106
Infiltración.
Considerando uso intenso
327.740631
331.35375.20965.384.584.9 piem
mmmINT
V
hr
BTU.12 2412
pie
BTU
hr
cambiospie
INFQ
335.1
24
79.532.7406
10 TABLA 9 TABLA
Alumbrado.
hr
BTU
watt
hr
BTU
pie
watt
m
piemQ 00.2109
1
41.3
2
1
21
27636.10246.57
Motor eléctrico.
hr
BTU
hphr
BTUQ 63754250
4
16
(TABLA 6)
Personal.
hr
BTU
hr
BTUQ 25468.8483
(TABLA 7)
107
Resumen.
TRANSMISION = 7,000.31 BTU/ hr
PRODUCTO = 7,012.50 BTU/ hr
INFILTRACIÓN = 2,412.12 BTU/ hr
ALUMBRADO = 2,109.00 BTU/ hr
MOTORES ELECTRICO = 6,375.00 BTU/ hr
PERSONAL = 2,546.00 BTU/ hr
SUB-TOTAL = 27,454.93 BTU/ hr
FS(10%) = 2,745.493 BTU/ hr
TOTAL = 30,200.423 BTU/ hr
hrBTU
hr
hr
hrBTU 5076.240,36
20
24423.200,30
108
4.1.7. Selección de Equipo.
Unidad Condensadora
Con respecto a los 30,200.423 BTU/hr o
7,607.1529 kcal/hr se llegó a la
conclusión de seleccionar una
unidad:SJH-0301-M2C
( 8,388 kcal/hr a Tamb = 32.2oC, Tss =-
1.1oC).
CÁTALOGO BOHN DE UNIDAD
CONDENSADORA SJH.
Figura 49: Unidad condensadora SJH-0301-M2C
Tabla 5:
UNIDADES CONDENSADORAS HERMÉTICAS SÚPER JH GOLD
109
Unidad Evaporadora
Con respecto a las 8,388 kcal/hr de la
Unidad Condensadora se seleccionaron
2 Unidades Evaporadoras ADT-156-
AKS ( 3,929 kcal/hr, Tss=-4 oC).
CÁTALOGO BOHN DE UNIDAD
EVAPORADORA.
No de ventiladores:3
Dimensiones netas:
Largo156.21cm
Ancho:37.80cm
Alto:37.95cm
Peso aprox. Embarque:30.39kg
Figura:50 Unidad Evaporadora ADT-156-AKS
Tabla 6
110
Válvula de Expansión Termóstastica
Con respecto a las 3,929 kcal/hr de cada
evaporador se selecciono una válvula
termóstatica TIE2HW Orificio No. 2, por unidad
evaporadora. TABLA 11.
Tabla 7
111
Tabla 8
FACTORES DE CALCULO RAPIDO
PARA LA
TRANSMISION DE CALOR A TRAVES DE PAREDES AISLADAS
BTU POR 1°F D.T. por pie cuadrado por 24 horas
Tomado del Manual de Fundamentos ASHRAE, 1967.
AISLANTE
Pulgadas de Aislante
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Poliuretano expandido Factor K
= 0.17
2.04 1.36 1.02 0.815 0.68 0.58 0.51 0.45 0.41 0.37 0.34
Fibra de vidrio,
corcho, placa y
relleno de lana
mineral y poliestireno expandido Factor K =
0.25
3.0
2.0
1.5
1.2
1.0
0.86
0.75
0.67
0.60
0.55
0.60
Aserrín Factor K =
0.45 5.40 3.6 2.7 2.16 1.80 1.54 1.35 1.20 1.08 0.98 0.90
VIDRIO BTU por 1°F D.T. por pie
cuadrado por 24 horas
Vidrio sencillo Doble vidrio aislante Triple vidrio aislante
17.52 11.76 9.12
112
Tabla 9
CALOR DISIPADO POR LOS MOTORES ELECTRICOS*
hp del motor
BTU por (hp) (hora)
Motor y ventilador dentro del
cuarto
Motor fuera y ventilador
dentro
Motor dentro y ventilador
fuera
De 1/8 a ½ De ½ a 3 De 3 a 20
4 250 3 700 2 950
2 545 2 545 2 545
1 700 1 150 400
Tomado del Manual de Fundamentos ASHRAE, 1967.
*estos datos son validos para motores que accionan tanto ventiladores como bombas.
Tabla 10
CALOR DISIPADO POR LAS PERSONAS DENTRO DEL ESPACIO
REFRIGERADO
Temperatura del refrigerador en °F
Calor disipado/persona BTU/hora
50 40 30 20 10 0
-10
720 840 950
1 050 1 200 1 300 1 400
Tomado del Manual de Fundamentos ASHRAE, 1967.
113
Tabla 11 (cont.)
CARACTERISTICAS DE LOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS
Tomado del Manual de Fundamentos ASHRAE, 1967.
Producto
Temperatura promedio
de congelación
°F
Porcentaje de
agua
Calor especifico BTU/lb.
°F
Calor latente
de fusión BTU/lb
Calor de Evolución BTU por (24 hrs) (ton) a la Temp.
indicada
Arriba del punto de
congelación
Abajo del punto de
congelación °F BTU
Peras Piñas
Plátanos Sandias Toronjas
Uvas
Uva-espín
28.5 29.4 28
29.2 28.4
26.3 28.9
83.5 85.3 74.8 92.1 88.8
81.7 88.3
0.86 0.88 0.80 0.97 0.91
0.86 0.90
0.45 0.45 0.42 0.48 0.46
0.44 0.46
118 123 108 132 126
116 126
32
68
32 40 35
770 8
400-9 200 460
1 070 830
Otros
20 28 28
5 55 92 73
0.24
1.00 0.85
0.21
0.40
7
90
45 40
1 420 3 820
Azúcar de maple Caviar
(enlatado) Cerveza Crema (40%)
114
Tabla 12
Cambios de aire cada 24 horas en cuartos fríos debido a la apertura de puertas e infiltración.
Nota: Para un uso intenso multiplicar por 2 los valores anteriores.
Para almacenamientos prolongados multiplicar los valores por 0.6
Tomado del Manual de Fundamentos ASHRAE, 1967.
Volumen metros3
Volumen Pies3
Cambios de aire cada 24 horas
6 8 11 14 17 23 28 42 57 85
113 142 170 226 283 425 566 708 850
1133 1416 2124 2832
200 300 400 500 600 800
1 000 1500 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 8 000
10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 40 000 50 000 75 000
100 000
44.0 34.5 29.5 26.0 23.0 20.0 17.5 14.0 12.0 9.5 8.2 7.2 6.5 5.5 4.9 3.9 3.5 3.0 2.7 2.3 2.0 1.6 1.4
115
Tabla 13
CARGA POR INFILTRACION
(BTU por pie cúbico)
Temperatura de la cámara de
almacenamiento en °F
65 60 55 50 45 40 35 30
Temperatura del aire exterior en °F
85 90 95 100
50 60 50 60 50 60 50 60
0.65 0.85 1.12 1.32 1.50 1.69 1.86 2.00
0.85 1.03 1.34 1.54 1.73 1.92 2.09 2.24
0.93 1.13 1.41 1.62 1.80 2.00 2.17 2.26
1.17 1.37 1.66 1.87 2.06 2.26 2.43 2.53
1.24 1.44 1.72 1.93 2.12 2.31 2.49 2.64
1.54 1.74 2.01 2.22 2.42 2.62 2.79 2.94
1.58 1.78 2.06 2.28 2.47 2.67 2.85 2.95
1.95 2.15 2.44 2.65 2.85 3.06 3.24 3.35
Temperatura de la cámara de
almacenamiento en °F
30 25 20 15 10 5 0 -5
-10 -15 -20 -25 -30
Temperatura del aire exterior en °F
40
50 90 100
Porcentaje de la humedad relativa
70 80 70 80 50 60 50 60
0.24 0.41 0.56 0.71 0.85 0.98 1.12 1.23 1.35 1.50 1.63 1.77 1.90
0.29 0.45 0.61 0.75 0.89 1.03 1.17 1.28 1.41 1.53 1.68 1.80 1.95
0.58 0.75 0.91 1.06 1.19 1.34 1.48 1.59 1.73 1.85 2.01 2.12 2.29
0.66 0.83 0.99 1.14 1.27 1.42 1.56 1.67 1.81 1.92 1.09 2.21 2.38
2.26 2.44 2.62 2.80 2.93 3.12 3.28 3.41 3.56 3.67 3.88 4.00 4.21
2.53 2.71 2.90 3.07 3.20 3.40 3.56 3.69 3.85 3.96 4.18 4.30 4.51
3.95 3.14 3.33 3.51 3.64 3.84 4.01 4.15 4.31 4.42 4.66 4.78 4.90
3.35 3.54 3.73 3.92 4.04 4.27 4.43 4.57 4.74 4.86 5.10 5.21 5.44
Tomado del Manual de Fundamentos ASHRAE, 1967.
116
Tabla 14
De Igualador Externo, Modelos HFES y TIE para Evaporadores de “Refrigeración”.
Para climas templados y caluroso hasta 40 °C (104°F) Temperatura de condensación 45°C ( 113°F)
Difusor Capacidad nominal (ton) de VET‘S marca ALCO
D. T. 5.55 °C
R – 404 a / 507 R – 22
Rangos capacidad
Kcal/hr
Evap. -29°C (-20 °F)
Evap. -4°C (25 °F)
Evap. -29°C (-20 °F)
Evap. -4°C (25 °F)
HFES_SZ
TIE_SW HFES_
SC
TIE_SW HFES_
HZ
TIE_SW HFES_
HC
TIE_SW
Orificio No.
Orificio No.
Orificio No.
Orificio No.
756-1260 1/2 0 1/4 0 1/2 -- 1/4 y 1/2
--
1386-1764 1/2 1 1/2 0 1 1 1/2
1890-2016 1 1 1/2 1 1 1 1/2 1
2142-2520 1 1.2 1/2 1 1 2 1 1
2646-2772 1-1/4 2 1 1 1-1/2 2 1 1
2898-3276 1-1/4 2 1 1 1-1/2 2 1 2
3402-3780 1-1/2 3 1 y 1-1/4
2 1-1/2 3 1 y 1-
1/2 2
3906-4284 1-1/2 3 1-1/4 2 2 3 1-1/2 2
4410-5040 2 3 1-1/4 y 1-1/2
2 2 3 1-1/2 2 , 3
5166-6048
2 4 1-1/2 3 2-1/2 3 , 4 2 3
6174-7056 3-1/2 4 2 3 3 4 2 3
7182-8568 3-1/2 5 2 3 3 4 2-1/2 3 , 4
8694-10080
3-1/2 6 3-1/2 4 3 y 5-1/2
4 , 5 2-1/2 y
3 4
10206-12600
5 6 3-1/2 5 5-1/2 5 , 6 3 4
12726-15120
5 y 7 --- 3-1/2 y
5 6 5-1/2 6
3 y 5-1/2
5
15246-17640
7 --- 5 -- 8 -- 5-1/2 6
17765-20160
7 y 10 --- 5 -- 8 -- 5-1/2 --
20286-22680
10 --- 7 -- 10 -- 8 --
22806-25200
10 --- 7 -- 10 -- 8 --
25326-27720
10 y 13 --- 7 y 10 -- 10 y 15 -- 8 --
27846-30240
13 --- 10 -- 15 -- 8 y 10 --
30366-32760
13 --- 10 -- 15 -- 10 --
117
4.2 Diseño
Distribución del producto en la cámara
-
Figura No:51 Distribución del producto
118
119
Tipo de empaque del producto
Figura No:52 Carrito pastelero.
Pastel Peso: 6 Kg.
Largo
50 cm
Ancho
40cm
Alto
6cm
Carrito
Largo
110 cm
Ancho
70cm
Alto
160cm
120
Distribución de equipo en la cámara
Colocación recomendada de evaporadores para cuartos fríos
L= 156.21cm
H= 37.95
1/2(156.21)78.105cm=.078m
11/2 (37.9)=56.925cm=0.567m
Nota: Siempre evite colocar los evaporadores directamente arriba de las puertas o
cerca de la abertura de las puertas en donde la baja temperatura se está
manteniendo y en cualquier parte que sea posible para mantener una temperatura
normal.
Dar el espacio necesario entre las partes posteriores del evaporador y la pared que
permita el retorno libre del aire.
Figura 54 Dirección correcta de evaporadores
Figura No: 53 Distribución de 2 evaporadores
121
DIAGRAMA ELECTRICO PARA SISTEMAS CON DESHIELO POR AIRE
122
Determinación del panel de cuerpo de cámara
Panel de 2pulg
Altura =3.70m
Costo =$ 838.01
16 m
6 m
Muros.
Muros cortos 16 m
6 m
6m
3.70m
00.35198$200.599,17$01.8382118.2010.1
70.36
murosml
m
mm
Muros largos
00.56986$228493$01.8383463.3310.1
70.310
murosml
m
m
Plafón
10 m
3.70 m
10 m
6 m
123
00.46091$01.838$555554.5410.1
610
mlml
m
mm
Total de panel de 2 pulgadas
00.275,138$091,46986,56$198,35$ 2" de panel de Total
MOLDURAS
moldura de Largom
acceso de Pta- PerimetroDesplante
44.2
00.005,1$67.83$12
1227.1144.2
5.432
pzas
pzasm
mmDesplante
moldura de Largom
acceso de uertaPpared con Lados-PerimetroCodo
44.2
00.753$25.75$10
1001.944.2
1032
pzas
pzasmm
Codos
moldura de largom
altura interiores Esquinas PerimetroInterior
44.2
8.041,2$09.102$20
2018.1944.2
70.3432
pzas
pzasm
mmmInterior
124
moldura) de (Largo m 2.44
altura pared con esq. Num Altura exterioes esq. Num.PerimetroExterior
.
35.236,2$55.131$17
1714.1644.2
70.3270.3432
pzas
pzasm
mmmExterior
moldura) de (Largo 2.44
puerta de Perimetroacceso de Puerta
00.895$50.89$10
1063.944.2
57.4
pzas
pzasm
puertasmacceso de Puerta
15.931,6$ MOLDURAS DE TOTAL
Molduras panel de TotalEnsamble Mat.
61.520,14$6,931.15138,275.0010%. EnsambleMat
Total Suministro Panel incluyendo molduras y Mat. de ensamble
76.726,159$61.520,1415.931,6275,138$ ensamble de Mat. Molduras Panel
2" DE PANEL DE TOTAL
LÁMPARA
m hasta de altura una con m área un por
ZaluxLámpara
420
$2,352.0058w22
125
Lámparas m
mmm usar a lámparas de Num. 3
20
60610
2
2
00.056,7$00.352,2$3 Lámparas
PUERTAS
00.000,7$90.190.0 abatible Tipo mm de COREFRI marca Pintro
lamina en acabado aTemperatur media Abatible Economica Puerta
66.966,9$90.190.0 mm de COREFRI marca
Pinto lámina acabado aTemperatur media corrediza Puerta
00.000,21$000,7$.3 Abatibles ptas usar a abatible puertas de Num.
32.933,19$66.966,9$.2. Corredizasptas usar a corredizas puertas de Num
126
APLICACIÓN EN PISOS DE CAMARA FRIGORIFICA
Una losa de concreto elevada 6 pulgadas ( 15.24cms.) arriba del nivel del piso
proporciona una base adecuada. Elevando la base arriba del nivel del piso
proporciona protección contra: tierra agua y otros materiales.
El procedimiento a seguir :
1. Colocado de plantilla de concreto.
2. Aplicación de un tapa poro y barrera de vapor.
3.Colocación de placas de AISLAKOR para dar el aislamiento necesario,
desfasándolas (en caso de placas dobles) y sellando sus traslapes; en esta
aplicación se pueden trabajar longitudes de hasta seis metros.
4.Colocación de papel fieltro o polietileno para evitar daños al AISLAKOR durante el
colado del firme de trabajo.
5. Colocado del firme de trabajo, armado según su especificación y aplicación del
acabado final.
Figura No: 55 Componentes del AISLAKOR
127
CAPÍTULO 5. PROPUESTA DE MANTENIMIENTO PARA UNA
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN DE PRODUCTOS PERECEDEROS
5.1. PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA
ENFRIADORES CENTRÍFUGOS.
Tabla 15 Mantenimiento para la enfriadora de centrifuga.
PROCEDIMIENTO DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO
FRECUENCIA
DIARIO SEMANAL C/3
MESES ANUAL
1.- Revisar las presiones del evaporador X 2.- Revisar las presiones del condensador de la enfriadora
X
3.- Revise la presión del tanque de aceite X 4.- Revise la presión diferencial del aceite. X 5.- Revise la presión de descarga del aceite. X 6.- Compare los valores proporcionados con la tabla de características de operación normal de la enfriadora.
X
7.- Revise el nivel de aceite del Carter de la enfriadora usando las dos mirillas que se encuentran en el cabezal del colector del aceite del Carter
X
8.- Leve a cabo todos estos procedimientos y revisiones recomendadas para mantenimiento diario, use las bitácoras de control.
X
9.-Drene los contenidos del disco de ruptura y purgue el tubo de goteo de descarga de la línea de ventilación dentro de un contenedor de desperdicios si la unidad de purga se usa en forma mínima y, con mayor frecuencia si la unidad de purga es operada de forma excesiva.
X
10.- aplique una o dos gotas de aceite en el eje del alabe del operador y aplíquelo en una capa muy ligera; protegiendo así el eje de la humedad y del oxido.
X
11.- Lleve a cabo todos los procedimientos semanales de procedimiento.
X
12.- Limpie todas las mallas filtradoras en el sistema de tuberías de agua (Centrifuga Hermética)
X
13.- Apague la enfriadora. X 14.- Lleva a cabo el mantenimiento manual al que se refiere a la revisión de la unidad de purga.
X
15.- Utilice un baño de agua helada para verificar que la exactitud del sensor de temperatura de refrigerante del vapor (4R10) sigue estando dentro de la tolerancia de (+ o -2.0° a 32°F) (1° a 0°C).
X
16.- Utilice un baño de agua helada para verificar que la temperatura del sensor refrigerante
X
128
Notas:
1.- Si el sensor está expuesto a temperaturas extremas fuera del rango normal de
operación -18ºC a 32ºC (-28ºF a 0ºF) revise su exactitud en intervalos de seis
meses.
2.- Los compresores que utilizan la nueva tecnología de sellado no utilizan sellos O-
ring. El sello O.ring ha sido reemplazado por el Loctite 515 aplicado en una capa
minima con un grosor de 0.010 aplicado a lo ancho de la brida. Los agujeros de los
pernos actuales de conexión permanecen para el desensamble.
PROCEDIMIENTO PARA EL MANTENIMIENTO FUERA DE TEMPORADA.
1.- Durante aquellos periodos de tiempo en que la enfriadora no esta en operación, asegúrese de que el panel de control este energetizado.
2.- Lleve a cabo todos los procedimientos recomendados de mantenimiento trimestrales.
3.- Lubrique los rodamientos del brazo de control de álabes, los puntos de giro sobre un eje; por lo general son suficientes unas cuantas gotas de un aceite ligero para maquinas (SAE-20).
4.- Lubrique los sellos o-ring del operador del álabe de primera etapa retirando los tornillos prisioneros y agregando algunas gotas de aceite.
5.- Reemplace los tornillos prisioneros. En algunos compresores retire los tornillos prisioneros de relleno y los orificios de ventilado. Agregue grasa (Rheolube 434a) hasta que aparezca el exceso en el agujero de ventilado.
6.- Lubrique los sellos o-ring de la válvula de cierre del filtro de aceite retirando el tapón del tubo y agregando algunas gotas de aceite.
7.- Coloque nuevamente el tapón.
Tabla 16 Mantenimiento para la enfriadora centrifuga fuera de temporada.
Notas:
1.- La presión del condensador depende de la temperatura del agua del condensador
y deberá ser igual a la presión de saturación de CFC-123 a una temperatura por
arriba de la del agua de salida del condensador a carga total.
2.- Las lecturas de presión normal para condensadores ASME exceden los 844
kg/cm2 (12 PSIG.).
129
3.- La Presión del tanque de aceite es de 304.8 mm a 45.7 mm (12‖ a 18‖), Presión
de HG del aceite de descarga es de 492.15 a 1054.62 kg/cm2 (7 a 15 PSIG).
4.- Si el sensor está expuesto a temperaturas extremas fuera del rango normal de
operación -18ºC a 32ºC (-28ºF a 0ºF) revise su exactitud en intervalos de seis
meses.
PROCEDIMIENTO PARA EL MANTENIMIENTO DEL ACEITE Y
FILTRO
FRECUENCIA
4 A 6 MESES
6 A 12 MESES
OTRO
1.- Después de las primeras 1 000 horas de operación de la unidad.
X
2.- para una unidad de operación continua, el cambio de aceite y de filtro
de aceite deberá hacerse al mes y medio después del arranque inicial y para la
unidad de operación intermitente después del arranque inicial.
X
3.- Nuevamente durante el primer mantenimiento anual programado, de preferencia dentro de los 6 a 12 mese
del primero cambio de aceite
X
Tabla 17 Mantenimiento del aceite y filtro de la enfriadora centrifuga.
Notas:
1.- Utilice solo aceite que el fabricante indique. Un cambio completo de aceite es de
9 galones.
2.- Después del primer año, se recomienda suscribirse a un programa anual de
análisis de aceite en lugar de cambiar automáticamente el aceite como parte del
mantenimiento programado.
3.- Cambie el aceite únicamente si el análisis de aceite así lo indica.
130
4.- El uso de un programa de análisis de aceite reducirá la generación de aceite de
desperdicio durante toda la vida de la enfriadora y minimizará las emisiones de
refrigerante.
5.- El análisis de aceite deberá ser llevado a cabo por un laboratorio calificado que
tenga experiencia en la química de refrigerantes y aceites así como en dar servicio a
enfriadoras centrífugas.
6.- En conjunto con otros diagnósticos realizados por técnicos de servicio, los
análisis de aceite pueden proporcionar información valiosa respecto al desempeño
de la enfriadora y minimizar los costos operativos de mantenimiento y maximizar su
vida operativa.
7.- En la parte superior del filtro de aceite está instalado un conector de drene,
después del filtro de aceite para obtener muestras de aceite.
Tabla 18 Mantenimiento para la enfriadora de centrifuga en condiciones normales.
131
Notas:
1.- La presión del condensador depende de la temperatura del agua del condensador
y deberá ser igual a la presión de saturación de CFC-123 a una temperatura por
arriba de la del agua de salida del condensador a carga total.
2.- Las lecturas de presión normal para condensadores ASME exceden los 844
kg/cm2 (12 PSIG.).
3.- La Presión del tanque de aceite es de 304.8 mm a 45.7 mm (12‖ a 18‖), Presión
de HG del aceite de descarga es de 492.15 a 1,054.62 kg/cm2 (7 a 15 PSIG.)
132
PROCEDIMIENTO DEL MANTENIMIENTO CORRECTIVO
RECUEFNCIA
SEMANAL MENSUAL ANUAL OTRO
1 Compruebe el nivel de refrigerante X
2 Compruebe las presiones del evaporador con las galgas y compruebe las lecturas (ver notas)
X
3 Examine el sistema entero para saber si hay condiciones inusuales
X
4 Examine el serpentín del condensador X
5 Compruebe que el subenfriamiento nunca debe estar por debajo de los -15.55°C (4°F)
X
6 Compruebe los registros de funcionamiento de la unidad
X
7 Limpie todos los tamices de los sistemas de ductos X
8 Compruebe el tamaño de la gota de presión a través del filtro de aceite.
X
9 sustituya el filtro de aceite si este lo requiere. X
10 Refiérase a las tablas de servicio del fabricante para el subenfriamiento y sobre calentamiento.
X
11 Compruebe el burbujeo del escape de la unidad, repare si es necesario .
X
12 Ajuste la carga del refrigerante de acuerdo con lo establecido por el fabricante.
X
13 Compruebe y registre el sistema de subenfriamiento .
X
14 Realice todo los procedimientos de mantenimiento semanal y mensual.
X
15 Compruebe el nivel de la carga del refrigerante y del aceite (refiérase a los procedimientos de mantenimiento de fabricante. El cambiar el aceite rutinariamente no es necesario en un sistema hermético)
X
16 Haga que un laboratorio calificado realice un análisis del aceite para determinar el contenido de agua del sistema y el nivel de ácido.
X
17 Examine todos los componentes de la tubería para saber si hay salida y/o daño.
X
18 Limpie hacia fuera cualquier tamiz en línea . X
19 Limpie y repinte cualquier área que demuestre signos de corrosión.
X
20 Pruebe la tubería del respiradero de todas las válvulas de descarga para la presencia del refrigerante para detectar las válvulas de descarga incorrectamente selladas. Sustituya si es necesario
X
21 Examine y limpie los tubos del condensador para saber si es necesario cambiar
X
22 Examine y limpie el serpentín del condensador. X
23 Utilice una prueba no destructiva para los tubos del evaporador y de condensador para conocer su estado
3AÑOS
Tabla 19 Mantenimiento preventivo para la enfriadora rotatoria.
133
FRECUENCIA
SEMANAL MENSUAL ANUAL
1 El mantenimiento debe realizarse por el personal técnico calificado.
X
2 Verifique los niveles de refrigerante; tome como referencia el burbujeo bajo del subenfriamiento.
X
3 Compruebe la temperatura y presión refrigerante del evaporador.
X
4 Compruebe la temperatura y presión refrigerante del condensador..
X
5 Verifique el nivel del aceite del compresor. X
6 Compruebe la línea de liquido en la mirilla de cristal. X
7 Realice todos los procedimientos de mantenimiento semanal.
X
. Mida y registre el sistema de sobre calentamiento. X
9 Mida y registre el sistema de subenfriamiento. X
10
Rote manual mente los ventiladores del condensador para asegurar la separación apropiada en las aberturas del ventilador.
X
11 Realice todos los procedimientos de mantenimiento semanal y mensual.
X
12 Compruebe el nivel de aceite y la carga refrigerante. X
13 Compruebe los controles de funcionamiento y seguridad X
14 Examine los componentes eléctricos para saber si hay deficiencias.
X
15 Examine las línea de fluido para saber si hay salida o daño.
X
16 Limpie hacia fuera cualquier tamiz en línea X
17 Limpie y repinte cualquier área que demuestre indicios de corrección.
X
18 Limpie los ventiladores del condensador X
Tabla 20 Mantenimiento preventivo para el refrigerante y aceite de la enfriadora
rotatoria.
Notas:
1.- Las presiones se refieren al nivel del mar (114.6960 psia); (99.99 PSIG) 7030.50
kg/cm2 compruebe la línea líquida cristales de la vista. El flujo refrigerante más allá
de los cristales de la vista debe estar claro.
2.- Las burbujas en el refrigerante indican cualquier carga de refrigerante baja o gota
de presión excesiva en la línea líquida. Una restricción en la línea se puede
identificar a veces por un diferencial sensible de la temperatura entre los dos lados
de la restricción. La helada puede formar a menudo en la línea a este punto.
PROCEDIMIENTO PARA EL MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL REFRIGERANTE Y EL ACEITE
134
Condiciones de operación que funciona cargado completamente.
Tabla 21 Mantenimiento preventivo para la enfriadora rotatoria cargando
completamente.
Condiciones de operación que funciona con mínima carga.
Tabla 22 Mantenimiento preventivo para la enfriadora rotatoria con minima carga.
Notas:
1.- El mantenimiento y las revisiones semanales después de que la unidad haya
funcionado por aproximadamente 30 minutos y el sistema se ha estabilizado,
comprueban las condiciones de funcionamiento y terminan los procedimientos.
2.- Las lecturas de la presión deben caer dentro de las gamas siguientes
especificadas en la tabla de las condiciones de funcionamiento. La presión óptima
del condensador es dependiente en temperatura del agua del condensador, y debe
igualar la presión de la saturación del refrigerante en una temperatura -16.11 a -15ºC
(2 a 5ºF) sobre el de dejar el agua del condensador en la carga completa.
3.- Las condiciones de ARI son: agua del condensador: 29.44ºC (85ºF) y 3 toneladas
de GPM/XXX y aguas del evaporador: ver tabla de 12.22 a 6.66ºC (54 a 44ºF). La
135
carga del refrigerante: las condiciones en el mínimo deben ser: agua del
condensador que entra: 29.44ºC (85ºF) y agua del evaporador que entra: 12.77ºC
(55ºF). Puede ser deseable realizar pruebas del tubo en estos componentes en
intervalos más frecuentes, dependiendo del uso del refrigerador. Esto es
especialmente verdad del equipo de proceso critico.
136
5.2. PROGAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA
ENFRIADORES SCROLL.
FRECUENCIA
SEMANAL MENSUAL ANUAL
1
Compruebe el nivel de aceite del compresor. El aceite debe estar visible en el registro del cristal cuando el compresor trabaja. (ver las condiciones de operación.
X
2 Compruebe la presión de succión y descarga al calibrar.(Refiérase alas condiciones de operación.
X
3 Compruebe los niveles de liquido por el cristal que indica la línea (Refiérase a la comprobación de operación)
X
4
Compruebe el nivel de refrigerante usando los indicadores de lectura del cristal. (refiérase al sistema de sobrecalentamiento y subenfriamiento).
X
5
Si las condiciones de operación indican cargo excesivo, (reducir al mínimo perdida del aceite) quite lentamente el refrigerante en la válvula liquida de servicio. No la descarga del refrigerante en la atmósfera.
X
6
Examine las bobinas alejadas del condensador para saber si hay limpieza(CCA solamente) y limpie si es requerido. Refiera las recomendaciones del fabricante del condensador.
X
7
Examine el sistema entero para saber si hay condiciones inusuales. Para registrar una historia semanal de las condiciones de funcionamiento para la unidad. Un registro de funcionamiento completo es una herramienta de diagnostico valiosa para el personal de servicio.
X
8 Realice todos los procedimientos de mantenimiento semanales. X
9 Medidas y expediente sobre el calentamiento del sistema. X
10 Mida un sistema de registro subenfriamiento. X
11 Realice todos los procedimientos de mantenimiento semanales y mensuales.
X
12
Tener un técnico de servicio calificado comprobando el ajuate y el funcionamiento de cada control y examinar la condición para sustituir el compresor y controlar los contactores si es necesario.
X
13 Si el técnico no instalo tubos las instalación de drene, cerciorase de que el dren este claro y lleve el agua del sistema .
X
14
Drene el agua del condensador (CGWD) y el evaporador y sistemas de ductería asociado. Examine todo el componente de ductos para saber si hay salida, daño, etc. Límpiese afuera cualquier tamiz en la línea de agua,
X
15 Revise los ductos del evaporador y el condensador, sustituyéndolo seis necesario.
X
16 Limpie y repinte las parte que presenten corrección. X
17
Revise la válvula de expansión sintiendo los bulbos para su limpieza. Límpielos si es necesario al sentir los bulbos estos, deben tener buen contacto con la línea de succión al estar aisladas apropiadamente
X
18 Limpie los condensadores mas alejados del serpentín (refiérase ala operación de fabricación del condensador).
X
Tabla 23 Mantenimiento preventivo para la enfriadora scroll.
PROCEDIMIENTO DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
137
FRECUENCIA
SEMANAL MENSUAL
1 Examinar la charola del dren y la tubería condensada, que no tenga obstrucciones.
X
2 compruebe la limpieza del evaporador. X
3 Examine y limpie el serpentín si así lo requiere. X
4
Examine las bisagras y los pernos del apagador del ahorro (si es aplicable ) para asegurarse de que todas las piezas móviles estén montadas con seguridad.
X
5 Limpie las laminas siempre que sea necesario. X X
6 Verifique que todos los acoplamientos del apagador se muevan libremente (si es aplicable)
X
7 Lubrique con grasa blanca los cojinetes necesarios del motor del ventilador de la fuente.
X
8 Compruebe el eje de desgaste de los cojinetes del eje del ventilador.
X
9 Lubrique los cojinetes del congelador.(use la grasa recomendada por el fabricante)
X
10 Compruebe que todos los tornillos estén bien apretados.
X
11 Examine los filtros de aire de retorno. X
12 Cerciorase que todos los soportes de rodadura estén bien apretados.
X
13 Examine generalmente toda la unidad para saber si existen condiciones inusuales.
X
Tabla 24 Mantenimiento preventivo para la enfriadora Scroll sección manejadora de
aire.
Notas:
1.- La lubricación excesiva puede ser tan dañosa justo como lo bastante engrasada.
Utilice un arma de grasa de la mano para lubricar estos cojinetes; agregue la grasa
hasta que un grano ligero aparece todo alrededor del sello. ¡El excedente no lubrica!.
2.- Después de engrasar los cojinetes, compruebe los tornillos de presión para
asegurarse de que el eje esté sostenido con seguridad a los cojinetes y a las ruedas
de ventilador.
PROCEDIMIENTO DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA ENFRIADORA SCROLL
138
FRECUENCIA
|SEMANAL MENSUAL
1 Rote manualmente los ventiladores del condensador para asegurar la libre circulación
X
2 Examine los rodamientos del motor para saber si hay desgaste.
X
3 Verifique el hardware del montaje del ventilador. X
4 Verifique firmemente que son todas las conexiones de la terminal de alambre.
X
5 }Examine el serpentín del condensador limpie si es necesario.
X
6 En caso de que el serpentín este sucio: verifique su estado y límpielo.
X
7 Enderece cualquier aleta doblada del serpentín con ayuda de algún peine de la aleta (ver nota)
X
8 Examine los contactos de motor, compresor y ventilador del condensador.
X
9 Compruebe el estado de los contactos y límpielos si es necesario.
X
10 Verifique el nivel de aceite del compresor. X
11
Compruebe los montajes del ventilador para la separación apropiada del orificio y saber si hay desalineamiento del eje motor, juegos lateral o vibración anormal o ruido
X
Tabla 25 Mantenimiento preventivo para la enfriadora Scroll sección manejadora de
aire.
Notas:
1.- Si los serpentines aparecen sucios, límpielos según las instrucciones descritas
en ―la sección de la limpieza del serpentín‖.
2.- Refiera a la tabla correspondiente para determinar el tamaño apropiado del peine
de la aleta.
PROCEDIMIENTO DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA ENFRIADORA SCROLL
139
PROCEDIMIENTO DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL SERPENTIN
FRECUENCIA ANUAL
1 Siga los procedimientos del mantenimiento semanal y mensual.
X
2 Verifique el drenaje principal de la presión y del amperaje del compresor.
X
3 Verifique la adherencia al cilindro de agua del evaporador
X
4 Examine el estado del evaporador y de condensador limpie seis necesario.
X
5 Examine el estado del serpentín del refrigerante. X
6 Compruebe el sistema de líneas del fluido. X
7 Limpie hacia fuera cualquier tamiz en la línea del agua.
X
8 Limpie y repinte cualquiera de los componentes que presenten inicios de corrosión.
X
9 Compruebe el funcionamiento de serpentín del condensador en operación.
X
10 Verifique la velocidad de todos los componentes que rotan.
X
11 Compruebe la presiones de carga y descarga X
Tabla 26 Mantenimiento preventivo para la enfriadora Scroll sección del serpentín.
Notas:
1.- El aceite refrigerante es perjudicial a algunos materiales del material para techos.
El cuidado se debe tomar para proteger la azotea contra los escapes o los
derramamientos de aceite.
2.-No lance el refrigerante a la atmósfera. Si se requiere la adición o quitar del
refrigerante, el técnico del servicio debe conformarse con todo el federal, estado y
leyes locales.
3.- Refiera al folleto de servicio general.
140
5.3. CONTROL DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO.
El control del mantenimiento preventivo se refiere a organizar en tiempo y espacio el
programa especifico de cada equipo, normalmente se facilita su desarrollo con ayuda
de bitácoras, así como los registros de mantenimiento que proporciona el fabricante
del equipo que se ha adquirido. La finalidad es mantener un orden de actividades y
registrarlas en los lapsos establecidos reduciendo con ello demoras e inactividad
tanto del equipo como del personal asignado.
La elaboración de tablas para obtener un control del mantenimiento preventivo va de
acuerdo a las necesidades de calidad, servicio y seguridad, de igual importancia es
la supervisión y asesoría de la persona encargada de llenar este tipo de reportes
pues los resultados que en estas se presenten determinaran el estado de los
equipos y las medidas a seguir.
Actualmente la mayoría de los equipos comerciales e industriales de refrigeración y
de acondicionamiento de aire cuentan con un microprocesador electrónico, sistema
que en la mayoría de las veces hace el papel del operario encargado de mantener su
buen funcionamiento, sin embargo y a pesar de lo avanzado de estos equipos
automatizados y que tienen funciones de auto mantenimiento, es recomendable
inspeccionar y registrar su trabajo.
Figura 48 La fuerza resultante del control de mantenimiento es la eficiencia y
rendimiento de los equipos.
141
5.4. FORMATO DE BITÁCORA PARA EL CONTROL DE
MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LOS EQUIPOS DE
REFRIGERACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE AIRE.
Tabla 23 Formato de la bitácora para control de mantenimiento.
5.5. MANTENIMIENTO A LA UNIDAD CONDENSADORA.
- Compresor: Se examina y observa el estado físico del compresor, se revisan
las presiones de alta y baja en líneas de succión y descarga.
- Serpentín: Se revisa el estado físico de las aletas y tubos, se limpia con aire a
presión.
- Filtros: Se decide el cambio de filtro según fechas, uso y bitácora de la
Cámara.
142
- Regulador de presión: Se examina el paro y arranque, así como el estado del
mismo.
- Voltaje, Presión y Amperaje: Se revisa que se este alimentando el equipo con
el debido voltaje, fase y frecuencia.
- Limpieza General: Se hace limpieza a ventiladores, se limpian demás
componentes.
5.6. MANTENIMIENTO A LA UNIDAD EVAPORADORA.
- Serpentín: Se revisa el estado físico de las aletas y tubos.
- Charola y Dren: Se observa que no exista ninguna obstrucción para el flujo de
líquido.
- Válvula de Expansión: Se revisa que el bulbo se encuentre en su debida
posición, el tornillo no deba de encontrarse dañado o fuera de posición.
- Voltaje: Se revisa que se este alimentando el equipo con el debido voltaje.
- Limpieza General: Se limpian demás componentes.
5.7. MANTENIMIENTO A PANEL EN MUROS Y TECHOS.
- Sellado en Uniones: Se revisa el debido sellado entre uniones de Panel en
Muros y Techos.
- Estado Físico del Panel: Se inspecciona que no se encuentren golpes,
ralladuras o algún tipo de maltrato o daño en el mismo.
143
CONCLUSIONES.
Es muy valioso como persona ver como tanto estudio y esfuerzo llegan a ser realidad
en un trabajo tan importante como lo es este, la realidad es que casi nadie tiene
conocimiento acerca del tema de cámaras de refrigeración lo cual hace que haya un
campo extenso de investigación.
La fabricación de una cámara de refrigeración lleva muchos elementos, los cuales se
vieron en el desarrollo de la tesis así se podrá hacer un cálculo más apropiado y
conciso de cada elemento, para ello debemos tomar en cuenta factores de cálculo
como son: La ubicación, las condiciones ambiéntales, tipo de producto para la cual
es calculada, sus características y especificaciones del mismo. Así como las
especificaciones técnicas que se requieren para poder realizar la fabricación.
El contenido de esta tesis puede utilizarse como ayuda para un adecuado calculo de
fabricación de una cámara de refrigeración, así como los cocimientos adquiridos
durante la carrera.
Con esto se puede decir que sigue aprendiendo cosa nuevas, y esto es solo un
avancé ya que en el campo de la ingeniería es muy diverso y cambiante dado que se
desarrollan a diario nuevas tecnologías.
El campo que requiera de estos avances en la ingeniería de refrigeración deberían
estudiar más acerca del tema con este lograrían un mejor costo – beneficio a largo
plazo, disminución en pérdidas de producto y mejor cuidado del medio ambiente.
144
BIBLIOGRAFÍA
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- Catalogo de Evaporadores de bajo perfil BOHN.Modelos ADTdeshielo por
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- Catalogo Unidades Condensadoras enfriadas por aire de uso interior.Modelo
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- DuPont México, S. A. de C. V: DUMEXSA. Guía de información de productos.
145
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- 2005 ASHRE Syatems Handbook ASHRE, Atlanta, Ga.
- 2004 ASHRE Fundamentals Handbook ASHRE, Atlanta, Ga.
146
Glosario de Términos
Acumulador de Succión - Recipiente presión en a línea de succión para separar el
refrigerante liquido arrastrado en la succión del gas.
Aire Ambiental - Genéricamente hablando, el aire alrededor de un objeto. En un
sistema de refrigeración doméstico o comercial en el que se cuenta con un
condensador enfriado por aire, la temperatura del aire a la entrada del condensador.
Caída de Presión - Perdida de presión desde un extremo a otro en una tubería de
refrigeración debido ala fricción, etc.
Cambio de Aire - Es la cantidad de aire que se escapa y que algunas veces es
calculada considerando un cierto número de cambios de aire por hora para cada
cuarto, el número de cambios considerados depende del tipo, uso y ubicación del
cuarto.
Cambio de Aire - Introducción de aire nuevo, limpio o recirculado en un espacio
acondicionado, medido por el número completo de cambios por unidad de tiempo.
Carcasa- Armazón y envoltura de ciertas maquinas.
Ciclo de Deshielo - : ciclo de refrigeración el cual permite a la unidad evaporadora el
deshielo durante el periodo de paro.
Cuarto de Enfriamiento - Cuarto donde se enfrían las canales de los animales
después de ser preparados y antes de almacenarse en frío.
Deshidratación – Eliminación de vapor de agua del aire por el uso de materiales
absorbentes. (2) eliminación de agua de los productos almacenados.
Dilatación- Cuando un objeto aumenta sus dimensione por la acción del calor.
Ducto- Conducto o tubo usado para transportar aire u otro gas.
147
Enfriador de Aire, Circulación Forzada - Es un conjunto de elementos ensamblado
desde fábrica por medio del cual el calor se transfiere del aire al refrigerante que se
evapora.
Enfriamiento - Aplicación moderada de refrigeración tal como con la carne sin llegar
a la congelación.
Equilibrio térmico- Cuando dos sustancias cercanas se encuentran a la misma
temperatura.
Escarchamiento posterior - Inundación de liquido de un evaporador en la línea de
succión acompañado por la formación de escarcha en la línea de succión en la
mayoría de los casos.
Flasheo de Gas - Gas resultante de la evaporación instantánea del refrigerante en un
dispositivo reductor de presión, para enfriar refrigerante a la temperatura de
evaporación obtenida, al reducir la presión.
Infiltración - Aire fluyendo al interior como seria a través de la pared, fuga, etc.
Intercambiador de Calor - Aparato mediante el cual hay un intercambio de calor de
un fluido a otro a través de una división.
Lado de Alta - Parte del sistema de refrigeración bajo la presión del condensador.
Lado de Baja- Parte de un sistema de refrigeración bajo la presión del evaporador.
Línea de liquido –Tubo o tubería que transporta el refrigerante líquido desde el
condensador o recibidor de un sistema de refrigeración aun dispositivo reductor de
presión.
Línea de Succión - Tubo o tubería las cuales transportan el refrigerante en estado de
vapor, desde el evaporador a la entrada del compresor.
148
Presión de Retorno —Terminología indefinida para la presión de succión del vapor
de refrigeración en un sistema.
Presión del Lado de Alta - Presión de funcionamiento medida en la línea de descarga
a la salida del compresor.
Proceso- Conjunto de las fases sucesivas se una actividad destinada a la producción
de algo.
Respiración . Producción de C02 (bióxido de carbono) y calor por maduración de
perecederos en almacenamiento.
Retorno de Aire - Aire que regresa de un espacio refrigerado o acondicionado.
Sistema de Refrigeración - Combinación de partes contenidas interconectadas las
cuales un refrigerante está circulando con el propósito de extraer calor
Sistema Inundado-Sistema en el cual solamente parte del refrigerante que pasa
sobre la superficie de transferencia de calor es evaporado, y la porción no evaporada
es separada del vapor y recirculada. En y sistemas comerciales, puede ser
controlada por una válvula de flotador.
Viscosidad- Resistencia de los fluidos al deslizamiento.
